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• Lalo Ruiz

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_UNIVERSIDAD MODELO_

“PARA SI, PARA TODOS”

HAYDEE MENDEZ MARTINEZ

FELICIANO MOO AGUILAR ALEJANDRO VILLALOBOS AZCORRA ULISES CORONA CASTRO ALFONSO PALOMO GALAZ EDUARDO RUIZ HERNANDEZ

MANUFACTURA INTEGRADA POR COMPUTADORA

ROBOTS INDUSTRIALES La International Organization for Standardization (ISO) describe a un robot industrial como una "máquina formada por un mecanismo que incluye varios grados de libertad, que a menudo tiene la apariencia de uno o varios brazos que terminan en una muñeca con la capacidad de sujetar una herramienta, una pieza de trabajo, o un dispositivo de inspección". El campo de la robótica industrial puede definirse como el estudio, diseño y uso de robots para la ejecución de procesos industriales. Los primeros robots industriales se introdujeron a principios de la década de 1960. Los robots controlados por computadora se comercializaron una década después y el primer robot controlado por una microcomputadora apareció en 1974. Los robots industriales se utilizaron por primera vez en operaciones de riesgo (para el manejo de materiales tóxicos y radioactivos, por ejemplo) y la carga y descarga de piezas de trabajo calientes de hornos y en fundidoras. Los robots industriales se han convertido en componentes básicos en los procesos y sistemas de manufactura. Han ayudado a mejorar la productividad y calidad de los productos y han reducido de manera significativa los costos de mano de obra. COMPONENTES DE UN ROBOT Para apreciar las funciones de los componentes de un robot y sus capacidades, se pueden observar de manera simultánea la flexibilidad y capacidad de diversos movimientos de nuestro propio brazo, muñeca, mano y dedos para alcanzar y sujetar un objeto en un estante, para utilizar una herramienta manual o para operar un automóvil o una máquina. A continuación se describen los componentes básicos de un robot industrial.

Un manipulador robótico consta de una secuencia de elementos estructurales rígidos, denominados enlaces o eslabones, conectados entre sí mediante juntas o articulaciones, que permiten el movimiento relativo de cada dos eslabones consecutivos.

Elementos estructurales de un robot industrial

Una articulación puede ser: Lineal (deslizante, traslacional o prismática), si un eslabón desliza sobre un eje solidario al eslabón anterior. Rotacional, en caso de que un eslabón gire en torno a un eje solidario al eslabón anterior.

El conjunto de eslabones y articulaciones se denomina cadena cinemática. Se dice que una cadena cinemática es abierta si cada eslabón se conecta mediante articulaciones exclusivamente al anterior y al siguiente, exceptuando el primero, que se suele fijar a un soporte, y el último, cuyo extremo final queda libre. A éste se puede conectar un elemento terminal o

actuador final: una herramienta

especial que permite al robot de uso general realizar una aplicación particular, que debe diseñarse específicamente para dicha aplicación: una herramienta de sujeción, de soldadura, de pintura, etc. El punto más significativo del elemento terminal se denomina punto terminal (PT). En el caso de una pinza, el punto terminal vendría a ser el centro de sujeción de la misma.

Las pinzas se utilizan para tomar un objeto, normalmente la pieza de trabajo, y sujetarlo durante el ciclo de trabajo del robot. Hay una diversidad de métodos de sujeción que pueden utilizarse, además de los métodos mecánicos obvios de agarre de la pieza entre dos o más dedos. Estos métodos suplementarios incluyen el empleo de casquillos de sujeción, imanes, ganchos, y cucharas.

Una herramienta se utiliza como actuador final en aplicaciones en donde se exija al robot realizar alguna operación sobre la pieza de trabajo. Estas aplicaciones incluyen la soldadura por puntos, la soldadura por arco, la pintura por pulverización y las operaciones de taladro. En cada caso, la herramienta particular está unida a la muñeca del robot para realizar la operación.

A los manipuladores robóticos se les suele denominar también brazos de robot por la analogía que se puede establecer, en muchos casos, con las extremidades superiores del cuerpo humano.

Se denomina grado de libertad (g.d.l.) a cada una de las coordenadas independientes que son necesarias para describir el estado del sistema mecánico del robot (posición y orientación en el espacio de sus elementos). Normalmente, en cadenas cinemáticas abiertas, cada par eslabón-articulación tiene un solo grado de libertad, ya sea de rotación o de traslación. Pero una articulación podría tener dos o más g.d.l. que operan sobre ejes que se cortan entre sí.

Para describir y controlar el estado de un brazo de robot es preciso determinar: 

La posición del punto terminal (o de cualquier otro punto) respecto de un

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sistema de coordenadas externo y fijo, denominado el sistema mundo. El movimiento del brazo cuando los elementos actuadores aplican sus fuerzas y momentos.

El análisis desde el punto de vista mecánico de un robot se puede efectuar atendiendo exclusivamente a sus movimientos (estudio cinemático) o atendiendo además a las fuerzas y momentos que actúan sobre sus partes (estudio dinámico) debidas a los elementos actuadores y a la carga transportada por el elemento terminal.

CLASIFICACION DE LOS ROBOTS Según la geometría de su estructura mecánica, un manipulador puede ser: 

Cartesiano, cuyo posicionamiento en el espacio se lleva a cabo mediante

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articulaciones lineales. Cilíndrico, con una articulación rotacional sobre una base y articulaciones

  

lineales para el movimiento en altura y en radio. Polar, que cuenta con dos articulaciones rotacionales y una lineal. Esférico (o de brazo articulado), con tres articulaciones rotacionales. Mixto, que posee varios tipos de articulaciones, combinaciones de las anteriores. Es destacable la configuración SCARA (Selective Compliance



Assembly Robot Arm) Paralelo, posee brazos con articulaciones prismáticas o rotacionales concurrentes.

Los principales parámetros que caracterizan a los robots industriales son: 

Número de grados de libertad. Es el número total de grados de libertad de un robot, dado por la suma de g.d.l. de las articulaciones que lo componen. Aunque la mayoría de las aplicaciones industriales requieren 6 g.d.l., como las de soldadura, mecanizado y almacenamiento, otras más complejas



requieren un número mayor, tal es el caso de las labores de montaje. Espacio de accesibilidad o espacio (volumen) de trabajo. Es el conjunto de puntos del espacio accesibles al punto terminal, que depende de la configuración geométrica del manipulador. Un punto del espacio se dice

totalmente accesible si el PT puede situarse en él en todas las orientaciones que permita la constitución del manipulador y se dice parcialmente accesible si es accesible por el PT pero no en todas las orientaciones posibles. En la figura inferior se aprecia el volumen de trabajo 

de robots de distintas configuraciones. Capacidad de posicionamiento del punto terminal. Se concreta en tres magnitudes fundamentales: resolución espacial, precisión y repetibilidad, que miden el grado de exactitud en la realización de los movimientos de un

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manipulador al realizar una tarea programada. Capacidad de carga. Es el peso que puede transportar el elemento terminal del manipulador. Es una de las características que más se tienen en cuenta

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en la selección de un robot dependiendo de la tarea a la que se destine. Velocidad. Es la máxima velocidad que alcanzan el PT y las articulaciones.

APLICACIONES Y SELECCIÓN DE ROBOTS Las principales aplicaciones de los robots industriales incluyen las siguientes: Manejo de materiales, consistente en la carga, descarga y transferencia de piezas de trabajo en las instalaciones de manufactura. Estas operaciones se pueden realizar de manera confiable y repetida con robots, mejorando así la calidad y reduciendo pérdidas por desperdicios. 'Algunos ejemplos son: (a) operaciones de fundición y moldeado en las que el metal fundido, las materias primas, los lubricantes y las partes en diversas etapas de terminación se manejan sin la interferencia del operador; (b) operaciones de tratamiento térmico, en las que las partes se cargan y descargan de los hornos y baños de enfriamiento; (e) operaciones de formado, en las que las partes se cargan y descargan de prensas y muchos otros tipos de maquinaria para trabajo mecánico. La soldadura por puntos une carrocerías para automóviles y camiones, produciendo soldaduras de buena calidad. Los robots también efectúan otras operaciones similares, como soldadura por arco, corte por arco y remachado.

Se pueden realizar operaciones como rebabeo, rectificado y pulido utilizando herramientas apropiadas sujetas a los efectores finales. Aplicación de adhesivos y selladores, como en el chasis automovilístico mostrado en la figura.

CRITERIOS DE SELECCIÓN La tarea a realizar puede imponer restricciones: • Volumen de trabajo (estructura, dimensiones y rango articular) • Accesibilidad (nº articulaciones y estructura) • Precisión (nº articulaciones y estructura) • Capacidad de carga Economía. Además de los factores técnicos; las consideraciones de costos y beneficios también son aspectos significativos en la selección y el uso de robots. La capacidad y confiabilidad y los crecientes costos reducidos de robots sofisticados e inteligentes han tenido un impacto económico importante en las operaciones de manufactura. Dichos robots están desplazando gradualmente la mano de obra humana. Seguridad del robot. Dependiendo del tamaño del envolvente de trabajo, la velocidad y la proximidad del robot a los humanos, son importantes las consideraciones de seguridad en el ambiente del robot, sobre todo para los programadores y el personal de mantenimiento que se encuentran en interacción física directa con los robots. Además, el movimiento del robot respecto de otra maquinaria exige un alto nivel de confiabilidad para evitar colisiones y daños al equipo. REFERENCIAS http://platea.pntic.mec.es/vgonzale/cyr_0708/archivos/_15/Tema_5.4.htm

http://es.wikipedia.org/wiki/Robot_industrial https://profejuandotcom.files.wordpress.com/2014/02/r69369.pdf