Morfología, componentes, subsistemas, características técnicas, seguridades

1. ING. FAUSTO ACUÑA
ROBÓTICA INDUSTRIAL

2. contenido
ING. FAUSTO ACUÑA
Morfología
Características
técnicas
Seguridades
Componentes
Subsistemas

3. ING. FAUSTO ACUÑA
MORFOLOGÍA

4. ING. FAUSTO ACUÑA
MORFOLOGÍA
La forma de un robot normalmente está relacionado con la apariencia de los
seres humanos o animales.

5. ING. FAUSTO ACUÑA
componentes

6. ING. FAUSTO ACUÑA
COMPONENTES
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.
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.

7. ING. FAUSTO ACUÑA
ESQUEMA GENERAL DE UN ROBOT

8. ING. FAUSTO ACUÑA
SUBSISTEMAS
Un sistema robótico consiste por lo general en tres subsistemas: a) subsistema de
movimiento, b) subsistema de reconocimiento y c) subsistema de control.
Subsistema de movimiento.- El subsistema de movimiento es la estructura física
del robot que realiza un movimiento deseado parecido al de los brazos humanos.
Subsistema de reconocimiento.- El subsistema de reconocimiento utiliza
diferentes sensores para recabar información sobre el propio robot, sobre cualquier
objeto que va a ser manipulado y sobre el ambiente de trabajo. Basándose en los
datos de los sensores, este subsistema reconoce el estado del robot, el de los
objetos y el del ambiente de trabajo.

9. ING. FAUSTO ACUÑA
SUBSISTEMAS
Subsistema de control.- El subsistema de control regula el movimiento del robot
con el fi n de lograr una determinada tarea, usando la información proporcionada por
el subsistema de reconocimiento.
Manipulador.- Es la estructura física, la parte que se mueve, ésta incluye eslabones
y articulaciones, normalmente conectadas en serie.
Efector final.- Es la parte instalada en el extremo del manipulador, equivalente a la
mano humana. Un efector final podría ser una mano mecánica que manipula un objeto
o que lo sostiene antes de que sea movido por el brazo del robot.
SUBSISTEMA DE MOVIMIENTO

10. ING. FAUSTO ACUÑA
SUBSISTEMA de movimiento
Transmisión.- Transmiten el movimiento de motores y de actuadores a los
eslabones del manipulador. Los elementos de transmisión son:
Transmisión por banda.- Se utilizan en la robótica, especialmente la banda
síncrona, su vida útil es breve, ya que dependen de la tensión de la banda para
producir agarre a través de la polea.
Transmisión por cadena.- Son económicas, tienen mayor capacidad de carga y una
vida útil más larga en comparación con las transmisiones por banda, aunque menor en
comparación con los engranajes.
Transmisión por engranajes.- Son los más confiables y duraderos, aunque el juego
entre los dientes tendrá que tomarse en cuenta durante la fase de diseño.

11. ING. FAUSTO ACUÑA
SUBSISTEMA de movimiento
Mecanismos de eslabones.- A fin de reducir el peso y exceso de flexibilidad de los
elementos de transmisión, se emplean mecanismos de eslabones.

12. ING. FAUSTO ACUÑA
SUBSISTEMA de RECONOCIMIENTO
Está compuesto por diferentes sensores utilizados para recabar información
sobre el estado del robot y su ambiente laboral, entre los principales tenemos:
•Sensores internos
-Sensores de presencia
-Sensores de posición
-Sensores de velocidad
-Sensores de fuerza
•Sensores externos
-Sensores de presencia
-Sensores de distancia
-Sensores para reconocimiento de
formas
•Sensores de desplazamiento
angular
-Con contacto
-Sin contacto
•Sensores de desplazamiento lineal
-Con contacto
-Sin contacto
•Sensores de posición
-Encoders ópticos
-Reglas magnéticas
-Transformador diferencial de
variación lineal
•Sensores de posición angular
-Potenciómetros
-Codificadores ópticos incrementales
-Encoders ópticos incrementales
-Codificadores ópticos absolutos
-Encoders ópticos absolutos
-Resolvers/Sincroresolvers
•Medidores de velocidad
-Tacómetros
-Convertidores de frecuencia–tensión

13. ING. FAUSTO ACUÑA
SUBSISTEMA de RECONOCIMIENTO
•Medidores de esfuerzo
-Galgas extensiométricas
-De hilo, de semiconductor
-Células de carga
•Sensores de presencia
-Mecánicos (finales de carrera)
-Ópticos
-Inductivos
-Capacitivos
•Sensores de proximidad
-Efecto Hall
-Célula Reed (láminas)
-Ultrasonido
•Medidores de distancia
-Ultrasonido
-Laser
•Visión Artificial y Sistemas Táctiles
•Convertidor Analógico Digital ADC
Permite la comunicación entre los
diferentes sensores y el controlador
del robot. Convierte una señal
analógica generada por un sensor en
una señal digital, entendible por el
controlador.

14. ING. FAUSTO ACUÑA
SUBSISTEMA DE CONTROL
Regula el movimiento del robot para ejecutar una tarea. Sus componentes
principales son: control digital, convertidor digital en analógico DAC, amplificador.
Control Digital (Controlador).- Es un dispositivo electrónico que tiene un CPU,
memoria y/o disco duro para almacenar los datos programados. Se usa para
controlar los movimientos del manipulador y del efector final. Procesa los comandos
programados por el usuario y transmite señales analógicas a los actuadores a través
de los convertidores analógicos digitales (DAC). Los lenguajes de programación
suelen ser los mismos que se usan en programación.

15. ING. FAUSTO ACUÑA
SUBSISTEMA DE CONTROL
Convertidor digital analógico DAC.- Convierte la señal digital del controlador en
una señal análoga para accionar los actuadores. El controlador digital también está
acoplado a un DAC para reconvertir su señal en una señal análoga equivalente, es
decir, el voltaje eléctrico para el motor de CD.
Amplificador.- Amplifican y/o acondicionan las señales eléctricas para accionar los
actuadores del manipulador robótico.

16. ING. FAUSTO ACUÑA
CARACTERÍSTICAS
ESTRUCTURALESNúmero de articulaciones.- 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.
Características geométricas y mecánicas de los eslabones.-
Emplazamiento de accionamientos.-
Rigidez estructural.- Relación entre el esfuerzo aplicado en un extremo, y el
desplazamiento respecto a la posición original. Depende de la rigidez de los
eslabones y de los elementos de transmisión, así como de las dimensiones de los
eslabones.
Frecuencia de resonancia.- Frecuencia característica de un cuerpo o un sistema
que alcanza el grado máximo de oscilación.
Rango articular.-
Volumen de trabajo.- Espacio engendrado por el extremo del manipulador al
moverse en todo el rango articular.
Accesibilidad.- Depende del nº de articulaciones

17. ING. FAUSTO ACUÑA
CARACTERÍSTICAS FÍSICAS
Capacidad de carga.- La máxima carga transportable sin perder otras
prestaciones
Velocidad y aceleración máxima.- Máxima velocidad y aceleración que alcanzan el
punto terminal y las articulaciones
Precisión estática.- Error medio cometido desde la posición programada cuando se
vuelve a ella repetidamente. Valores típicos oscilan entre 0.1 mm y 5 mm.
Precisión dinámica.- Capacidad de seguimiento de trayectoria
Alcance y Carrera.-
Repetibilidad.- Dispersión del error cuando se vuelve a la posición programada
repetidamente. Valores típicos oscilan entre 1 mm y 0.01 mm
Resolución.- Desplazamiento incremental más pequeño realizable. Valores típicos
oscilan entre 0.2 mm y 0.02 mm.
Volumen de trabajo.- Espacio engendrado por el extremo del manipulador al
moverse en todo el rango articular.

18. ING. FAUSTO ACUÑA
CARACTERÍSTICAS
Precisión estática
1. Desde diferentes configuraciones, láncese el robot a un destino (Xd, Yd,
Zd)
2. Mídase las posiciones alcanzadas (Xi, Yi, Zi)
3. Calcúlese los errores cuadráticos medios en (X, Y, Z)
4. Intégrese los RMS como suma euclídea.
PE= 𝒆 𝒙
𝟐
+𝒆 𝒚
𝟐
+𝒆 𝒛
𝟐
, donde
𝑒 𝑥 = 𝑛(𝑋𝑑−𝑋𝑖)2
𝑛
, 𝑒 𝑦 = 𝑛(𝑌𝑑−𝑌𝑖)2
𝑛
, 𝑒 𝑧 = 𝑛(𝑍𝑑−𝑍𝑖)2
𝑛
5. Cada destino elegido presenta una precisión diferente, entonces repetir
el proceso para un número de destinos representativos.
6. La precisión estática del robot podrá ser el valor medio (o el mayor)

19. ING. FAUSTO ACUÑA
CARACTERÍSTICAS
Precisión dinámica
1. Para trayectoria deseada tipo [Xd(t), Yd(t), Zd(t)]
2. Trayectoria obtenida [X(t), Y(t), Z(t)]
3. Duración T
PD= 𝒆 𝒙
𝟐
+𝒆 𝒚
𝟐
+𝒆 𝒛
𝟐
, donde
𝑒 𝑥 =
1
𝑇
[𝑋𝑑 𝑡 − 𝑋 𝑡 ]2
𝜕𝑡, 𝑒 𝑦 =
1
𝑇
[𝑌𝑑 𝑡 − 𝑌 𝑡 ]2
𝜕𝑡,
𝑒 𝑧 =
1
𝑇
[𝑍𝑑 𝑡 − 𝑍 𝑡 ]2
𝜕𝑡

20. ING. FAUSTO ACUÑA
CARACTERÍSTICAS
Repetibilidad
1. Desde diferentes configuraciones, láncese el robot a un destino (Xd, Yd,
Zd)
2. Mídase las posiciones alcanzadas (Xi, Yi, Zi)
3. Calcúlese la varianza en (X, Y, Z)
4. Intégrese las Varianzas como suma euclídea.
REP= σ 𝒙
𝟐
+σ 𝒚
𝟐
+σ 𝒛
𝟐
, donde
σ 𝑥 = 𝑛(𝑋𝑑−𝑋𝑖)2
𝑛
, σ 𝑦 = 𝑛(𝑌𝑑−𝑌𝑖)2
𝑛
, σ 𝑧 = 𝑛(𝑍𝑑−𝑍𝑖)2
𝑛
𝑋𝑚 = 𝑛 𝑋𝑖
𝑛
, Y𝑚 = 𝑛 𝑌𝑖
𝑛
, Z𝑚 = 𝑛 𝑍𝑖
𝑛
5. Cada destino elegido presenta una precisión diferente, entonces repetir
el proceso para un número de destinos representativos.

21. ING. FAUSTO ACUÑA
SEGURIDADES
Asimov, Isaac (1989)
1. Un robot no hará daño a un ser humano o, por inacción, permitir que un
ser humano sufra daño.
2. Un robot debe obedecer las órdenes dadas por los seres humanos,
excepto si estas órdenes entrasen en conflicto con la 1ª Ley.
3. Un robot debe proteger su propia existencia en la medida en que esta
protección no entre en conflicto con la 1ª o la 2ª Ley.

22. ING. FAUSTO
ACUÑA
fvacuna@espe.edu.ec
Fono: 0998336590