1. Capítulo II: Estructura de un robot
Objetivo: Reconocer las partes constitutivas de un robot
o Introducción
o Estructura mecánica
o Elementos terminales
o Sistema sensorial
o Sistema de control

2. Introducción
o Similitud con el brazo humano
Hueso ↔ Eslabón
Articulación ↔ Articulación
Músculo ↔ Accionador
Sentido ↔ Sensor
Cerebro ↔ Control
Capítulo II Fundamentos de robótica

3. Estructura mecánica
o Grados de libertad: Número de componentes
de movimiento simples que se necesitan para
generar un movimiento complejo
1 grado de libertad
2 grados de libertad
Capítulo II Fundamentos de robótica

4. Estructura mecánica
o Grados de libertad:
Capítulo II Fundamentos de robótica

5. Estructura mecánica
o Espacio de trabajo, volumen de trabajo o
región de acceso: Es el conjunto de posiciones
dentro del espacio que son potencialmente
alcanzables por el robot.
IRB 140
(ABB)
Capítulo II Fundamentos de robótica

6. Estructura mecánica
o Región de acceso:
Ejemplo: Dada la siguiente
configuración del robot manipulador
encontrar su región de acceso.
θ1min=0º θ1max=45º
θ2min= 0º θ2max=90º
L1=L2
Los puntos del espacio de trabajo
quedan definidos por
( )
( )21211
21211
coscos
sinsin
θθθ
θθθ
+⋅+⋅=
+⋅+⋅=
LLy
LLx
Capítulo II Fundamentos de robótica

7. Estructura mecánica
o Región de acceso: Ejemplo
El área (o volumen) se obtiene a partir de los arcos de circunferencia
(o segmentos) que describen el contorno de la región de acceso
max22min2min11
max22max11min1
max22min2max11
min22max11min1
θθθθθ
θθθθθ
θθθθθ
θθθθθ
≤≤=→
=≤≤→
≤≤=→
=≤≤→
AD
DC
CB
BA
))
))
))
))
Capítulo II Fundamentos de robótica

8. Estructura mecánica
( )
1
2
21
2
θ
LL
AB
+
=∆
22
21
2
2
2 LLL
BC +=∆ θ
( )
1
2
2
2
1
2
θ
LL
CD
+
=∆2
2
221
22
θ
LLL
DA +=∆
( )DACDBCABTotal ∆+∆−∆+∆=∆o Región de acceso:
Ejemplo
o
Capítulo II Fundamentos de robótica

9. Estructura mecánica
( )DACDBCABTotal ∆+∆−∆+∆=∆o Región de acceso:
Ejemplo
Capítulo II Fundamentos de robótica

10. Estructura mecánica
o Tipos de articulaciones:
o De un grado de libertad
o De dos y tres grados de libertad
Cilíndrica Plana Esférica Universal
Capítulo II Fundamentos de robótica

11. Estructura mecánica
o Configuraciones cinemáticas
Tres eslabones y dos articulaciones de un grado de libertad
dan lugar a una misma cadena cinemática
Capítulo II Fundamentos de robótica

12. Estructura mecánica
o Configuraciones cinemáticas
o Robot Cartesiano
Configuración: PPP
Cintura prismático
Hombro prismático
Codo prismática
Ventajas:
Movimiento lineal en tres
dimensiones
Modelo cinemático sencillo
Estructura rígida
Permite accionadores neumáticos
Puede cubrir grandes volúmenes
Desventajas:
Volumen de trabajo menor que el
volumen del robot
Sólo permite tareas superficiales
Sensible a la suciedad ambiente
Capítulo II Fundamentos de robótica

13. Estructura mecánica
o Configuraciones cinemáticas
o Robot Antropomórfico o
Articulado
Configuración: RRR
Cintura rotacional
Hombro rotacional
Codo rotacional
Ventajas:
Máxima flexibilidad
Volumen de trabajo mayor que el
volumen del robot
Apto para entornos corrosivos
Permite accionadores eléctricos
Desventajas:
Modelo cinemático complejo
(movimientos lineales)
Capítulo II Fundamentos de robótica

14. Estructura mecánica
o Configuraciones cinemáticas
o Robot SCARA (Selective
Compliance Assembly Robot Arm)
Configuración: RRP
Cintura rotacional
Hombro rotacional
Codo prismática
Ventajas:
Volumen de trabajo mayor que el
volumen del robot
Apto para tareas de montaje
Permite accionadores eléctricos
Velocidad y fuerza
Desventajas:
Modelo cinemático complejo
Sólo permite tareas superficiales
Sensible a la suciedad ambienteCapítulo II Fundamentos de robótica

15. Estructura mecánica
o Configuraciones cinemáticas
o Robot Cilíndrico
Configuración: RPP
Cintura rotacional
Hombro prismático
Codo prismática
Ventajas:
Modelo cinemático simple
Volumen de trabajo mayor que el
volumen del robot
Permite accionadores hidráulicos
Desventajas:
Región de acceso limitada
Sensible a la suciedad ambiente
Capítulo II Fundamentos de robótica

16. Estructura mecánica
o Configuraciones cinemáticas
o Robot Esférico o Polar
Configuración: RRP
Cintura rotacional
Hombro rotacional
Codo Prismática
Ventajas:
Volumen de trabajo mucho mayor
que el volumen del robot
Desventajas:
Modelo cinemático complejo
Sensible a la suciedad ambiente
Región de acceso limitada
Capítulo II Fundamentos de robótica

17. Estructura mecánica
Accionadores
o Generan el movimiento del robot.
o Dispositivos encargados de transformar las señales de
control de posición y velocidad en un movimiento de
cada una de las articulaciones del robot.
Eléctricos
o Motores de cc (con/sin escobillas)
o Motores paso a paso
o Motores de ca
Neumáticos
Hidráulicos
Reductores
oAccionamiento directo
oTrenes de engranajes
oReductor armónico
Capítulo II Fundamentos de robótica

18. Elementos terminales
Muñeca
o Articulación esférica: Tres
ejes que se cortan
o Características
o Tamaño reducido
o Modelo matemático sencillo
o Conexión del elemento terminal
cercano a los ejes
o Potencia adecuada a la tarea a
realizar
Capítulo II Fundamentos de robótica

19. Elementos terminales
o Garras mecánicas
o Ventosas
o Sensores
Capítulo II Fundamentos de robótica

20. Elementos terminales
Herramientas
o Pinzas de soldadura
o Pistola de pintura
o Herramientas de corte (Bisturí, Láser, Agua,
Mecánica, etc.)
o Atornillador
o Lijadora
o Fresadora
o etc.
Capítulo II Fundamentos de robótica

21. Elementos terminales
o Intercambiador de herramientas
o Unidades de giro
Capítulo II Fundamentos de robótica

22. Sistema de control
o Armario de control
o Interfaz del operador
Capítulo II Fundamentos de robótica

23. Sistema sensorial
o Sensores internos
o Localizados en la propia estructura del
robot
o Posición, velocidad y fuerza de las
articulaciones
o Sensores externos
o Facilitan información del entorno
o Fuera o sobre la estructura del robot
o Posición y velocidad relativa
o Fuerza y torque en la muñeca del robot
Capítulo II Fundamentos de robótica