UNIDAD 4ROBÓTICA
Contenido4.3 Sistemas de control y motoresde impulsión4.4 Programación4.5 Aplicaciones
4.3 Sistemas de controly motores de impulsión
En esta sección se examinan los tipos de sistemas deimpulsión y los sistemas de control asociados que seutilizan en robóti...
a) Servo control o Control de lazo cerrado. Consisteen retroalimentación continua respecto a la velocidad,dirección y posi...
• Robots de secuencia limitada  (Baja Tecnología)Los robots de secuencia limitadarepresentan el nivel de controlmás bajo, ...
• Robots de reproducción (Mediana Tecnología)Los robots de reproducción utilizan una unidad decontrol más sofisticada, en ...
• Robots inteligentes (Alta tecnología)Constituyen una clase cada vez más numerosa de losrobots industriales, y capacidad ...
Categorización por la fuente                  poder(Sistemas de Accionamiento)Los sistemas de accionamiento o impulso sumi...
• Accionamiento HidráulicoUna de las principales ventajas del accionamientohidráulico es la capacidad para generar fuerzas...
• Accionamiento NeumáticoLos primeros sistemas neumáticosutilizaban aire como elemento detrabajo, pero en la actualidad en...
Sus ventajas, muchas de las cuales son compartidaspor los sistemas hidráulicos, pueden resumirse de lasiguiente manera:• L...
3. Accionamiento EléctricoEn los robots se utilizan dos tipos principales demotores eléctricos: motores de pasos y servomo...
Ventajas:• Los actuadores eléctricos son fáciles de controlar.• Se obtienen fácilmente y son poco costosos.• Tienen un fun...
4.4 Programación
ProgramaciónLa programación es el proceso de diseñar,codificar,  depurar       y   mantener     el   códigofuente de progr...
Lenguaje de ProgramaciónUn          lenguaje        deprogramación es un idiomaartificial    diseñado    paraexpresar     ...
Programación usada                        en la RobóticaLa programación que se emplea en la robótica tienecaracteres difer...
La programación explícita es la más utilizada enlas aplicaciones industriales y consta de dostécnicas fundamentales:• Prog...
Descripción de los lenguajes de programaciónmás usados en la robótica:   GESTUAL PUNTO A PUNTO. Se aplican con el robot  ...
Los   lenguajes    más     conocidos    en  programación gestual punto a punto son: FUNKY. Creado por IBM para       T3....
 A nivel de movimientos elementales          ANORAD. Se trata de una transformación de un          lenguaje de control nu...
 Estructurados de programación explícitaTeniendo en cuenta las importantísimas características quepresenta este tipo de p...
Características de un lenguaje idealpara la Robótica  Las seis características básicas de un lenguaje ideal,  expuestas po...
Estas características son insuficientes para lacreación de un lenguaje "universal" de programaciónen la robótica, por lo q...
4.4 Aplicaciones
• Los robots son utilizados en una diversidad de  aplicaciones, desde robots tortugas en los salones de  clases, robots so...
IndustriaLos robots son utilizados por una diversidad deprocesos industriales como lo son :•   La soldadura de punto•   So...
Aplicación de transferencia de material• Las aplicaciones de transferencia de material se definen  como operaciones en las...
Carga y descarga de máquinas• Estas aplicaciones son de manejos de material en las  que el robot se utiliza para servir a ...
Operaciones de procesamientoAdemás de las aplicaciones de manejo de piezas,existe una gran clase de aplicaciones en las cu...
• Soldadura         por        arco        continua  La soldadura por arco es un proceso de soldadura  continua en oposici...
LaboratoriosEn ésta etapa de su desarrollo los robots son utilizadospara realizar procedimientos manuales automatizados. U...
Manipuladores cinemáticos La tecnología robótica encontró su primer aplicación en la industria nuclear con el desarrollo d...
AgriculturaEl Instituto de Investigación Australiano, el cual hainvertido una gran cantidad de dinero y tiempo en eldesarr...
EspacioLa exploración espacial posee problemas especialespara el uso de robots. El medio ambiente es hostil parael ser hum...
Vehículos submarinosLos eventos durante el verano de 1985 provocaron elincremento por el interés de los vehículos submarin...
EducaciónLos robots están apareciendo en los salones de clases detres distintas formas. Primero, los programaseducacionale...
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Unidad 4. Robotica. Sistemas de control y motores de impulsión

  1. 1. UNIDAD 4ROBÓTICA
  2. 2. Contenido4.3 Sistemas de control y motoresde impulsión4.4 Programación4.5 Aplicaciones
  3. 3. 4.3 Sistemas de controly motores de impulsión
  4. 4. En esta sección se examinan los tipos de sistemas deimpulsión y los sistemas de control asociados que seutilizan en robótica.Categorización por Sistema de ControlBásicamente los robots pueden clasificarse encontrolados y no controlados. Los robots sinservomecanismo no son adecuados paraaplicaciones que requieren que un efector final semueva a diversas posiciones dentro de un ciertovolumen de trabajo.
  5. 5. a) Servo control o Control de lazo cerrado. Consisteen retroalimentación continua respecto a la velocidad,dirección y posición de los dedos del robot.b) No servocontrolados o Control de lazo abierto.Consiste en controlar el movimiento por medio de unsensor al final de este.
  6. 6. • Robots de secuencia limitada (Baja Tecnología)Los robots de secuencia limitadarepresentan el nivel de controlmás bajo, se controlan por elposicionamiento de interruptoresde fin de carrera y/o topesmecánicos para establecer lospuntos finales de desplazamientopara cada una de susarticulaciones.
  7. 7. • Robots de reproducción (Mediana Tecnología)Los robots de reproducción utilizan una unidad decontrol más sofisticada, en la que una serie deposiciones o movimientos son “enseñados” al robot,registrados en memoria y luego repetidos por el robotbajo su propio control. El procedimiento de enseñar yregistrar en memoria se le conoce como laprogramación del robot.
  8. 8. • Robots inteligentes (Alta tecnología)Constituyen una clase cada vez más numerosa de losrobots industriales, y capacidad no solo parareproducir un ciclo de movimiento programado, sinopara interaccionar con su entorno de una manera queparece inteligente. Los robots inteligentes puedenmodificar su ciclo programado en respuesta a lascondiciones particulares que se produzcan en el lugarde trabajo, con los operadores humanos o consistemas basados en computadora.
  9. 9. Categorización por la fuente poder(Sistemas de Accionamiento)Los sistemas de accionamiento o impulso suministranal robot el poder muscular necesario. Son dispositivospara conversión de energía, que transforman unapotencia eléctrica, hidráulica o neumática en unapotencia mecánica. Los elementos básicos deaccionamiento pueden clasificarse en motores yactuadores; los primeros son capaces de presentarrotación continua, mientras que los segundos estánlimitados en su movimiento, ya sea lineal o giratorio.
  10. 10. • Accionamiento HidráulicoUna de las principales ventajas del accionamientohidráulico es la capacidad para generar fuerzas de granmagnitud, algunas de las aplicaciones se encuentranen la industria que trata metales. La elevada relación fuerza-peso es otra importante ventaja. Los motores hidráulicos son mucho más pequeños que los motores eléctricos con la capacidad necesaria para generar la misma potencia.
  11. 11. • Accionamiento NeumáticoLos primeros sistemas neumáticosutilizaban aire como elemento detrabajo, pero en la actualidad enalgunas aplicaciones se utilizangases inertes y gases calientes.El uso de aire comprimido comofuente de energía a aumentadorápidamente durante los últimos 20años y en la actualidad se aceptaen todas las ramas de la industria.
  12. 12. Sus ventajas, muchas de las cuales son compartidaspor los sistemas hidráulicos, pueden resumirse de lasiguiente manera:• Los componentes neumáticos son poco costosos.• Los componentes están siempre en existencia.• Los componentes son confiables y su mantenimiento es sencillo y económico.• Los actuadores neumáticos no se queman cuando se atoran.• No existen riesgos de incendios.• Los sistemas neumáticos son limpios
  13. 13. 3. Accionamiento EléctricoEn los robots se utilizan dos tipos principales demotores eléctricos: motores de pasos y servomotoresde corriente directa. los motores de pasos sedesplazan a un ángulo fijo por cada pulso y como eltamaño del paso es fijo, puede obtenerse una posicióndeterminada enviando el número adecuado de pulsosal motor.
  14. 14. Ventajas:• Los actuadores eléctricos son fáciles de controlar.• Se obtienen fácilmente y son poco costosos.• Tienen un funcionamiento silencioso.• Son limpios.• Las relaciones potencia/ peso y par/peso son reducidas.• La generación de arcos genera riesgos de incendio.
  15. 15. 4.4 Programación
  16. 16. ProgramaciónLa programación es el proceso de diseñar,codificar, depurar y mantener el códigofuente de programas computacionales. El propósitode la programación es crear programas que exhibanun comportamiento deseado. El proceso de escribircódigo requiere frecuentemente conocimientos envarias áreas distintas, además del dominio dellenguaje a utilizar, algoritmos especializados y lógicaformal.
  17. 17. Lenguaje de ProgramaciónUn lenguaje deprogramación es un idiomaartificial diseñado paraexpresar procesos quepueden ser llevadas a cabopor máquinas comolas computadoras. Puedenusarse para crear programasque controlen elcomportamiento físico y lógicode una máquina, paraexpresar algoritmos conprecisión, o como modo decomunicación humana
  18. 18. Programación usada en la RobóticaLa programación que se emplea en la robótica tienecaracteres diferentes: explícito, en el que el operadores el responsable de las acciones de control y de lasinstrucciones adecuadas que las implementan, o estarbasada en la modelación del mundo exterior, cuandose describe la tarea y el entorno y el propio sistematoma las decisiones.
  19. 19. La programación explícita es la más utilizada enlas aplicaciones industriales y consta de dostécnicas fundamentales:• Programación Gestual. Este tipo de programación, exige el empleo del manipulador en la fase de enseñanza, o sea, trabaja online. • Programación Textual. En esta labor no participa la máquina (offline). Las trayectorias del manipulador se calculan matemáticamente con gran precisión y se evita el posicionamiento a ojo.
  20. 20. Descripción de los lenguajes de programaciónmás usados en la robótica:  GESTUAL PUNTO A PUNTO. Se aplican con el robot "in situ", recordando a las normas de funcionamiento de un magnetófono doméstico, ya que disponen de unas instrucciones similares: PLAY (reproducir), RECORD (grabar), FF (adelantar), FR (atrasar), PAUSE, STOP, etc. Además, puede disponer de instrucciones auxiliares, como INSERT (insertar un punto o una operación de trabajo) y DELETE (borrar). Este manipulador en línea funciona como un digitalizador de posiciones.
  21. 21. Los lenguajes más conocidos en programación gestual punto a punto son: FUNKY. Creado por IBM para T3. Original de uno de sus robots. Se usa un CINCINNATI MILACROM mando del tipo "joystick", que para su robot T3. Dispone dispone de un comando de un dispositivo de especial para centrar a la enseñanza ("teach pinza sobre el objeto para el pendant"). El procesador control de los movimientos. usado en T3 es el AMD 2900 ("bit slice“).
  22. 22.  A nivel de movimientos elementales ANORAD. Se trata de una transformación de un lenguaje de control numérico de la casa ANORAD CORPORATION, utilizado para robot ANOMATIC. Utiliza, como procesador, al microprocesador 68000 de Motorola de 16/32 bits. VAL. Fue diseñado por UNIMATION INC para sus robots UNIMATE y PUMA. Emplea, como CPU, un LSI−II, que se comunica con procesadores individuales que regulan el servicontrol de cada articulación. Las instrucciones, en idioma inglés, son sencillas e intuitivas MAL. Se ha creado en el Politécnico de Milán para el robot SIGMA, con un Mini−multiprocesador. Es un lenguaje del tipo intérprete, escrito en FORTRAN.
  23. 23.  Estructurados de programación explícitaTeniendo en cuenta las importantísimas características quepresenta este tipo de programación, merecen destacarselos siguientes lenguajes: HELP. Creado por GENERAL ELECTRIC para su robot ALLEGRO y escrito en PASCAL/FORTRAN, permite el movimiento simultáneo de varios brazos. Dispone, asimismo, de un conjunto especial de subrutinas para la ejecución de cualquier tarea. AL. Trata de proporcionar definiciones acerca de los movimientos relacionados con los elementos sobre los que el brazo trabaja. Fue diseñado por el laboratorio de IA de la Universidad de Stanford, con estructuras de bloques y de control similares al ALGOL, lenguaje en el que se escribió. MCL. Lo creó la compañía MC DONALL DOUGLAS, como ampliación de su lenguaje de control numérico APT. Es un lenguaje compilable que se puede considerar apto para la programación de robots "off−line".
  24. 24. Características de un lenguaje idealpara la Robótica Las seis características básicas de un lenguaje ideal, expuestas por Pratt, son: 1. Claridad y sencillez. 2. Claridad de la estructura del programa. 3. Sencillez de aplicación. 4. Facilidad de ampliación. 5. Facilidad de corrección y mtto. 6. Eficacia.
  25. 25. Estas características son insuficientes para lacreación de un lenguaje "universal" de programaciónen la robótica, por lo que es preciso añadir lassiguientes: Transportabilidad sobre cualquier equipo mecánico o informático. Adaptabilidad a sensores (tacto, visión, etc.). Posibilidad de descripción de todo tipo de herramientas acoplables al manipulador. Interacción con otros sistemas.
  26. 26. 4.4 Aplicaciones
  27. 27. • Los robots son utilizados en una diversidad de aplicaciones, desde robots tortugas en los salones de clases, robots soldadores en la industria automotriz, hasta brazos teleoperados en el transbordador espacial. Cada robot lleva consigo su problemática propia y sus soluciones afines; no obstante que mucha gente considera que la automatización de procesos a través de robots está en sus inicios, es un hecho innegable que la introducción de la tecnología robótica en la industria, ya ha causado un gran impacto. En este sentido la industria Automotriz desempeña un papel preponderante.
  28. 28. IndustriaLos robots son utilizados por una diversidad deprocesos industriales como lo son :• La soldadura de punto• Soldadura de arco• Pinturas de spray• Transportación de materiales• Molienda de materiales• Moldeado en la industria plástica• Máquinas-herramientas.
  29. 29. Aplicación de transferencia de material• Las aplicaciones de transferencia de material se definen como operaciones en las cuales el objetivo primario es mover una pieza de una posición a otra.• Se suelen considerar entre las operaciones más sencillas o directas de realizar por los robots. Las aplicaciones normalmente necesitan un robot poco sofisticado, y los requisitos de enclavamiento con otros equipos son típicamente simples.
  30. 30. Carga y descarga de máquinas• Estas aplicaciones son de manejos de material en las que el robot se utiliza para servir a una máquina de producción transfiriendo piezas a/o desde las máquinas. Existen tres casos que caen dentro de ésta categoría de aplicación:• Carga/Descarga de Máquinas.• Carga de máquinas.• Descarga de máquinas.
  31. 31. Operaciones de procesamientoAdemás de las aplicaciones de manejo de piezas,existe una gran clase de aplicaciones en las cuales elrobot realmente efectúa trabajos sobre piezas. Lautilización de una herramienta para efectuar el trabajoes una característica distinta de este grupo deaplicaciones. El tipo de herramienta depende de laoperación de procesamiento que se realiza.• Soldadura por puntos Como el término lo sugiere, la soldadura por puntos es un proceso en el que dos piezas de metal se soldan en puntos localizados al hacer pasar una gran corriente eléctrica a través de las piezas donde se efectúa la soldadura.
  32. 32. • Soldadura por arco continua La soldadura por arco es un proceso de soldadura continua en oposición a la soldadura por punto que podría llamarse un proceso discontinuo. La soldadura de arco continua se utiliza para obtener uniones largas o grandes uniones soldadas en las cuales, a menudo, se necesita una cierre hermético entre las dos piezas de metal que se van a unir.• Recubrimiento con spray La mayoría de los productos fabricados de materiales metálicos requieren de alguna forma de acabado de pintura antes de la entrega al cliente.
  33. 33. LaboratoriosEn ésta etapa de su desarrollo los robots son utilizadospara realizar procedimientos manuales automatizados. Untípico sistema de preparación de muestras consiste de unrobot y una estación de laboratorio, la cual contienebalanzas, dispensarios, centrifugados, racks de tubos depruebas, etc.Las muestras son movidas desde la estación delaboratorios por el robot bajo el control de procedimientosde un programa. También incluyen la medición del pH,viscosidad, y el porcentaje de sólidos en polímeros,preparación de plasma humano para muestras para serexaminadas, calor, flujo, peso, etc.
  34. 34. Manipuladores cinemáticos La tecnología robótica encontró su primer aplicación en la industria nuclear con el desarrollo de teleoperadores para manejar material radiactivo. Los robots más recientes han sido utilizados para soldar a control remoto y la inspección de tuberías en áreas de alta radiación. El accidente en la planta nuclear de Three Mile Island en Pennsylvania en 1979 estimuló el desarrollo y aplicación de los robots en la industria nuclear. El reactor numero 2 (TMI-2) predio su enfriamiento, y provocó la destrucción de la mayoría del reactor, y dejo grandes áreas del reactor contaminadas, inaccesible para el ser humano.
  35. 35. AgriculturaEl Instituto de Investigación Australiano, el cual hainvertido una gran cantidad de dinero y tiempo en eldesarrollo de este tipo de robots. Entre sus proyectos seencuentra una máquina que esquila a las ovejas. Latrayectoria del cortador sobre el cuerpo de las ovejas seplanea con un modelo geométrico de la oveja.Para compensar el tamaño entre la oveja real y elmodelo, se tiene un conjunto de sensores que registranla información de la respiración del animal como de sumismo tamaño, ésta es mandada a una computadoraque realiza las compensaciones necesarias y modifica latrayectoria del cortador en tiempo real.
  36. 36. EspacioLa exploración espacial posee problemas especialespara el uso de robots. El medio ambiente es hostil parael ser humano, quien requiere un equipo de protecciónmuy costoso tanto en la Tierra como en el Espacio.Muchos científicos han hecho la sugerencia de que esnecesario el uso de Robots para continuar con losavances en la exploración espacial; pero como todavíano se llega a un grado de automatización tan precisapara ésta aplicación, el ser humano aún no ha podidoser reemplazado por estos.Son los teleoperadores los que han encontradoaplicación en los transbordadores espaciales.
  37. 37. Vehículos submarinosLos eventos durante el verano de 1985 provocaron elincremento por el interés de los vehículos submarinos.En el primero - Un avión de la Air Indian se estrelló en elOcéano Atlántico cerca de las costas de Irlanda - unvehículo submarino guiado remotamente, normalmenteutilizado para el tendido de cable, fue utilizado paraencontrar y recobrar la caja negra del avión.El segundo fue el descubrimiento del Titanic en el fondode un cañón, cuatro kilómetros abajo de la superficie.Un vehículo submarino fue utilizado para encontrar,explorar y filmar el hallazgo.En la actualidad muchos de estos vehículos submarinosse utilizan en la inspección y mantenimiento de tuberíasque conducen petróleo, gas o aceite en las plataformasoceánicas.
  38. 38. EducaciónLos robots están apareciendo en los salones de clases detres distintas formas. Primero, los programaseducacionales utilizan la simulación de control de robotscomo un medio de enseñanza.El segundo y de uso más común es el uso del robot tortugapara enseñar ciencias computacionales.En tercer lugar está el uso de los robots en los salones declases. Una serie de manipuladores de bajo costo, robotsmóviles, y sistemas completos han sido desarrollados parasu utilización en los laboratorios educacionales.
  39. 39. FIN

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