Ingeniería, Robótica

1. Estructura mecánica de un Robot
Industrial
Autor:Prof. Melissa Diaz

2. Configuración de los Robots
Industriales - Robot Cartesiano
 Un robot de coordenadas cartesianas (también llamado
robot cartesiano) es un robot industrial cuyos tres ejes
principales de control son lineales (se mueven en línea recta
en lugar de rotar) y forman ángulos rectos unos respecto de
los otros.
 Una aplicación muy extendida para este tipo de robots es la
máquina de control numérico (CN). Las aplicaciones más
sencillas son las usadas en las máquinas de fresado o dibujo,
donde un taladro o pluma se traslada a lo largo de un plano
x-y mientras la herramienta sube y baja sobre la superficie
para crear un diseño preciso.

3. Configuración de los Robots
Industriales - Robot Cartesiano

4. Configuración de los Robots
Industriales - Robot Cilíndrico
 Se basa en una columna vertical que gira sobre la base.
También tiene dos dispositivos deslizantes que pueden
generar movimientos sobre los ejes Z e Y.
 Puede realizar dos movimientos lineales y uno
rotacional, o sea, que presenta tres grados de libertad.
El robot de configuración cilíndrica está diseñado para
ejecutar los movimientos conocidos como interpolación
lineal e interpolación por articulación. La interpolación
por articulación se lleva a cabo por medio de la primera
articulación, ya que ésta puede realizar un movimiento
rotacional.

5. Configuración de los Robots
Industriales - Robot Cilíndrico

6. Configuración de los Robots
Industriales - Robot Polar
 Utiliza un brazo telescópico que puede bascular en torno a
un eje horizontal. Este eje telescópico está montado sobre
una base giratoria. Las articulaciones proporcionan al robot
la capacidad de desplazar el brazo en una zona esférica.
 Es decir, este robot posee dos articulaciones rotacionales y
una lineal.
 Se utiliza para el manejo de máquinas de herramientas,
soldadura por puntos, fundición a presión, máquinas de
desbarbado, la soldadura de gas y soldadura por arco. Es un
robot cuyos ejes forman un sistema de coordenadas
polares.

7. Configuración de los Robots
Industriales - Robot Polar

8. Configuración de los Robots
Industriales - Robot SCARA
 Robot de brazo articulado. Se trata de una columna que
gira sobre la base. El brazo contiene una articulación,
pero sólo puede realizar movimientos en un plano. En el
extremo del brazo contiene una eje deslizante que se
desplaza en el eje Z. El robot más común de este tipo se
conoce como robot SCARA (Selective Compliance
Assembly Robot Arm).
 Este robot tiene 4 grados de libertad con
posicionamiento horizontal.
 Los Robots SCARA se conocen por sus rápidos ciclos de
trabajo, excelente repetitividad, gran capacidad de carga
y su amplio campo de aplicación.

9. Configuración de los Robots
Industriales - Robot SCARA

10. Configuración de los Robots
Industriales - Robot Antropomórfico
Está constituido por dos componentes rectos
que simulan el brazo o antebrazo humano,
sobre una columna giratoria. Estos antebrazos
están conectados mediante articulaciones que
se asemejan al hombro y al codo.

11. Configuración de los Robots
Industriales - Robot Antropomórfico

12. Configuración de los Robots
Industriales - Robot de
Antropomórfico

13. Configuración de los Robots
Industriales

14. Configuración de los Robots
Industriales

15. Configuración de los Robots
Industriales

16. Articulaciones
 Grado de libertad (g.d.l.) Grado de libertad significa la
capacidad de moverse a los largo de un eje o de rotar a lo
largo de un eje. En general un cuerpo libre en el espacio
tiene 6 DOF, tres de traslación (x,y,z) y tres de
orientación/rotación (roll, pitch and yaw).
 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.

17. Articulaciones
 La complejidad de las acciones que pueda realizar
un robot dependerá de los GDL que posea.
 Mientras más GDL posea un robot, más complejas
serán las tareas que pueda realizar.
 Lamentablemente más complejo será también el
control de estas acciones.
 No todos los GDL que posea un robot pueden ser
controlados (recordemos ejemplo automóvil).

18. Articulaciones
Grado de libertad
Ej. 6 grados de libertad

19. Centro Instantáneo
de Rotación
• El centro instantáneo de rotación (CIR)
- Un punto de cruce de los ejes de las ruedas

20. Grados de Movilidad
• Se define como los grados de libertad de
movimiento de un robot.
No se puede mover (sin
CIR)
• Grado de movilidad: 0
Movimiento de arco variable
(línea de ICR)
• Grado de movilidad: 2
Movimiento de arco fijo
(Sólo un ICR)
• Grado de movilidad: 1
Total movimiento libre
(ICR puede ser localizado
en cualquier posición)
• Grado de movilidad: 3

21. Enlaces
 Cada cuerpo rígido implicada en un mecanismo robótico
llamado enlace (link).
 A una combinación de enlaces se le conoce como
articulación.
 Un enlace robot será en forma de material sólido, y se
puede clasificar en dos tipos principales - enlace de entrada
y enlace de salida.
 El movimiento del enlace de entrada permite al enlace de
salida a moverse a diferentes movimientos.

22. Enlaces

23. Articulaciones
de los robots
 Mecánicamente, un robot está formado por una serie de
elementos o eslabones unidos mediante articulaciones que
permiten un movimiento relativo entre cada dos eslabones
consecutivos. La constitución física de la mayor parte de robots
industriales guarda cierta similitud con la anatomía del brazo
humano, por lo que en ocasiones, para hacer referencia a los
distintos elementos que componen el robot, se usan términos como
cuerpo, brazo, codo y muñeca.
 El movimiento de cada articulación puede ser de
desplazamiento, de giro, o de una combinación de ambos.
 De este modo son posibles los seis tipos diferentes de
articulaciones: esférica, planar, tornillo, primatica, rotación y
cilíndrica.

24. Articulaciones
de los robots
• En la práctica, en los robots sólo se emplean la
de rotación y la prismática.
• Cada uno de los movimientos
independientes que puede realizar cada
articulación con respecto a la anterior, se
llama grado de libertad (GDL).

25. Articulaciones
de los Robots

26. Muñeca («Wrist»)
 La muñeca de un robot puede
añadir uno, dos o tres ejes de
movimiento a los tres que ya
el robot posee.
 Estos movimientos de
muñeca se le conocen como
“pitch”(arriba y abajo), “yaw”
(hacia al frente o atrás) y
“roll” (rotación alrededor de
un eje de movimiento hacia
delante)

27. Muñeca («Wrist»)
• Esta se utiliza para
colocar la mano o el
efecto final en la
orientación deseada
relacionada al trabajo
que el manipulador valla
a realizar.

28. Muñeca («Wrist»)

29. Brazo robótico
• Un brazo robótico es un tipo de brazo mecánico,
normalmente programable, con funciones
parecidas a las de un brazo humano; este puede
ser la suma total del mecanismo o puede ser
parte de un robot más complejo.
• Las partes de estos manipuladores o brazos son
interconectadas a través de articulaciones que
permiten, tanto un movimiento rotacional (tales
como los de un robot articulado), como un
movimiento translacional o desplazamiento lineal

30. Brazo robótico

31. Elemento Final
• elemento terminal o actuador final: es 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).

32. Elemento Final
 Los elementos terminales pueden dividirse en dos
categorías:
 Pinzas o mano (gripper)
 Herramientas
 Las pinzas o manos 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.

33. Elemento Final

34. Elemento Final
• 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.

35. Elemento Final