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Estructura de los robots manipuladores La constitución física de los robots manipuladores guarda cierta similitud con la anatomía de las extremidades superiores del cuerpo humanoLas articulaciones permiten movimientos relativos entre cada dos eslabones consecutivos.

Los robots manipuladores suelen tener de seis a más grados de libertad. Los nombres de los movimientos reciben a la de su similar de las articulaciones humanas.

Estructura básica de robots Todos los robots desde los más simples hasta los más sofisticados están compuestos de tres elementos básicos:  Sensores  Actuadores  Procesador SENSORES Los sensores le permiten al robot interactuar con el medio ambiente, recabando datos y mandándolos al cerebro. Son componentes que detectan o perciben ciertos fenómenos o situaciones. Estos sensores pretenden en cierta forma imitar los sentidos que tienen los seres vivos. Entre los diferentes sensores que podemos encontrar están las fotoceldas, los fotodiodos, los micrófonos, los sensores de toque, de presión, de temperatura, de ultrasonidos e incluso cámaras de video como parte importante de una “visión artificial” del robot.

ACTUADORES Un actuador es un dispositivo capaz de transformar energía hidráulica, neumática o eléctrica en energía mecánica, como motores, LEDs, bocinas, entre otros. PROCESADOR El procesador es el componente que actúa como el cerebro de la unidad robótica, se encarga de realizar las operaciones lógicas, analizan las entradas

que le proveen los sensores, y de acuerdo a la programación que se le introduzcan, producirá las reacciones acordes a través de los actuadores. INTERACCIÓN DE LOS COMPONENTES Los sensores perciben una señal o estímulo del ambiente, esta señal es enviada hasta el procesador del robot, donde, de acuerdo a la lógica introducida en la unidad esta decidirá el curso de las acciones a seguir basados en las reglas del programa. Sistemas de control de robots Un sistema de control es un sistema que una vez puesto en funcionamiento sigue su proceso sin intervención del ser humano Existen dos tipos de sistemas de control:  Sistema de control de lazo abierto

 Sistema de control de lazo cerrado: son aquellos en los que influyen las salidas, tiene lo que se llama retroalimentación.

SISTEMAS DISCRETOS Los sistemas discretos son aquellos que realizan el control cada cierto tiempo. El control en los robots generalmente corresponde con sistemas discretos en lazo cerrado, realizado por computador. Efectores terminales Para las aplicaciones industriales, las capacidades del robot básico deben aumentarse por medio de dispositivos adicionales. Podríamos denominar a

estos dispositivos como los periféricos del robot. En robótica, el termino de actuador final se utiliza para describir la mano o herramienta que está unida a la muñeca. El actuador final representa la herramienta especial que permite al robot de uso general realizar una aplicación particular, y debe diseñarse específicamente para dicha aplicación. Los dispositivos de sujeción pueden dividirse en ventosas, ganchos, electroimanes o pinzas. Las ventosas son elementos capaces de sostener objetos blandos no porosos, a partir de la generación de un vacío (presión negativa) entre el objeto mismo y la ventosa. Los ganchos se desplazan sosteniendo la verticalidad y se limitan a objetos provistos de argollas. Los electroimanes sostienen piezas fabricadas de materiales ferromagnéticos. Las pinzas se diseñan específicamente para el tipo de pieza a manipular, siendo posible su utilización para cualquier tipo.

Los efectores finales pueden dividirse en dos categorías: pinzas y herramientas. Las pinzas se utilizarían para tomar un objeto, normalmente la pieza de trabajo, y sujetarlo durante el ciclo de trabajo del robot.

La parte más importante de un robot, la constituye precisamente el efector final, que representa hasta un 80% del costo total del mismo. Esto se debe a la precisión que requiere, al diseño particular y a la complejidad de varios grados de libertad en un espacio relativamente pequeño. Es por ello que nuestro

proyecto persigue el desarrollo de un efector final flexible que permita la manipulación de piezas de diferentes formas y tamaños. Herramientas terminales para robots. Tipo de herramienta Comentarios Pinza soldadura por puntos Soplete soldadura de arco Cucharón para colada Atornillador Fresa-lija Pistola de pintura Cañón láser Cañón de agua a presión

Dos electrodos que se cierran sobre la pieza de soldar Aportan el flujo de electrodo que se funde Para trabajos de fundición Suelen incluir la alimentación de tornillos Para perfilar, eliminar rebabas, pulir, etc. Por pulverización de la pintura Para corte de materiales, soldadura o inspección Para corte de materiales

Efectores finales tipo herramienta Se clasifican las herramientas en de soldadura por puntos, soplete de soldadura por arco, tobera de pintura por pulverización, husillos giratorios para operaciones de maquinado, aplicadores de cemento líquido para montaje, sopletes de calentamiento y de corte por chorro de agua. Efectores finales tipo pinza En la industria actual, una de las actividades más frecuentemente realizadas por robots la constituye el transporte de materia prima y piezas para diferentes procesos. Esto incluye su interacción con máquinas CNC, bandas transportadoras, almacenes, e incluso otros robots. Robots móviles Los robots móviles que operan en grandes ambientes no estructurados deben enfrentarse con significativas incertidumbres en la posición e identificación de objetos. En efecto, la incertidumbre es tal que, trasladarse desde un punto A hasta un punto B es una actividad arriesgada para un robot móvil, una actividad relativamente trivial para un manipulador industrial. En compensación por tener que enfrentarse con más incertidumbres del entorno, no se espera que un robot móvil siga trayectorias o alcance su destino final con

el mismo nivel de precisión que se espera de un manipulador industrial (en el orden de las centésimas de milímetro). El principal problema para resolver en un robot móvil es generar trayectorias y guiar su movimiento según éstas, en base a la información proveniente del sistema de sensores externos (ultrasonidos, láser, visión), permitiendo al vehículo desplazarse entre dos puntos cualesquiera del ambiente de trabajo de manera segura, sin colisiones. Esto exige diseñar sistemas de control de trayectorias (posición, dirección, velocidad) en diversos niveles jerárquicos, de manera que el procesamiento de la información proveniente de los sensores externos asegure la mayor autonomía posible.

Selección de robots Área de trabajo El área de trabajo o campo de acción es el volumen espacial al que puede llegar el extremo del robot. Este volumen está determinado por el tamaño, forma y tipo de los eslabones que integran el robot, así como por las limitaciones de movimiento impuestas por el sistema de control. Grados de libertad El número de grados de libertad con que cuenta un robot (GDL) determina la accesibilidad de éste y su capacidad para orientar su herramienta terminal. Es relativamente frecuente que el número de GDL de los robots comerciales coincida con el número de articulaciones, es decir, que cada articulación representa un GDL. La elección del número de grados de libertad necesarios viene determinada por el tipo de aplicación.

Precisión, repetibilidad y resolución Las ventajas del robot frente a otras máquinas en muchas de las aplicaciones actuales se basan además de en la flexibilidad y velocidad, en el bajo error de posicionamiento con el que realizan su trabajo. Para la definición de este error es necesario tener en cuenta tres conceptos complementarios entre sí, como son: la precisión, la repetibilidad y la resolución. De entre los tres, el dato normalmente suministrado por los fabricantes es el de repetibilidad y este es el utilizado a la hora de seleccionar un robot u otro por su exactitud. Velocidad La velocidad de movimiento de un robot puede darse por la velocidad de cada una de sus articulaciones o por la velocidad media de su extremo, siendo esta última más útil para el usuario, pero más imprecisa. El valor de la velocidad nominal de movimiento de un robot es un dato relevante para el cálculo de los tiempos de ciclo, sobre todo en robots destinados a tareas de manipulación o ensamblaje. Capacidad de carga La capacidad de carga del robot a seleccionar para una determinada tarea viene condicionada por el tamaño, la configuración y el sistema de accionamiento del propio robot. Por otra parte, al evaluar la carga a manipular por el robot debe considerarse el peso de las piezas a manipular y el propio peso de la herramienta o pinza que emplee el robot colocada sobre la muñeca (en muchas ocasiones superior al de los propios objetos). Se debe tener en cuenta además de la carga, el momento que la pieza a transportar genera en el extremo del robot. Sistema de control La potencia de la unidad de control del robot determina en gran medida sus posibilidades. Las características del control del robot hacen referencia por una parte a sus posibilidades cinemáticas (tipo de trayectorias) y dinámicas (prestaciones dinámicas del robot), y por otra parte a su modo de programación.