2. INDICE DEL CURSO
• Concepto de Proceso Productivo
• Concepto de Automatización
• Concepto de Robotica
• Antecedentes historicos de la robotica
• Clasificación de robot y aplicaciones
• Nomenclatura Basica de un Robot
• Estudio Mecánico de la Robotica
• Sistema Sensorial
• Sistema de Actuadores
• Sistema de Control
• Sistema de Programación
• Robot Móviles
3. Concepto de Proceso Productivo
Un sistema productivo permite la realización de un conjunto
de procesos, transformaciones u operaciones materiales para
obtener un resultado útil y valorado llamado producto.
EMPRESA
(Proceso
Productivo)
Materias
Primas
Personas
Productos
4. Componentes de los Sistemas
productivos
• Proceso: fenómeno natural que modifica las
características de la materia (físicas o químicas)
• Recurso: Elemento que se consume o limita la
realización de un proceso
• Agente: Elemento activo que interviene en los
procesos (incluye actuador y sensor)
• Infraestructura: Elemento pasivo de apoyo para
que los agentes puedan actuar en los procesos
6. Concepto de Automatización
• Definición:
Técnicas aplicadas a los procesos que permiten la
optimización de recursos humanos y materiales, empleando
los avances tecnológicos de los diversos campos de la
computación, mecánica, informática, robótica, etc.
Objetivos:
- Aumento en la productividad y disminución de costos.
- Mejor calidad y uniformidad de productos.
- Mejorar la seguridad.
- Reducción de tiempos e inventarios.
7. COMPONENTES DE LA
AUTOMATIZACION
• Actuador: Dispositivo que usa algun tipo energía con el objetivo de
realizar alguna acción.
• Control: Comandos programados que especifican una acción o
secuencia logica particular a realizar.
• Sensor: Dispositivo encargo de extraer información del sistema y
retroalimenta al control.
• Controlador: Dispositivo fisico que ejecuta el control logico.
8. Estrategias de la Automatización
• Especialización de las operaciones
• Combinación de las operaciones
• Simultaneidad de las operaciones
• Integración de las operaciones
• Mayor flexibilidad
• Mejorías en el manejo de materiales (movimiento
y almacenamiento)
• Inspección en línea
• Control de procesos y su optimización
• Control de operaciones de plantas
• Manufactura integrada por computador (CIM)
9. Robótica y Automática
Relación Automática y Robótica
• Tecnología Robótica: subconjunto de la automática
que aporta la movilidad, versatilidad, percepción y
autonomía necesarias a los sistemas automatizados
• Automática: se puede considerar, en forma
recíproca, que la robótica engloba todos los
conceptos y problemas de la automática, en todos los
niveles
10. Antecedentes Históricos
Leyes de la Robótica (Isaac Asimov 1944):
1. Un robot no deberá causar ningún daño al ser humano, ni permitir, a través
de su inactividad, que algo o alguien lo haga.
2. Un robot deberá obedecer siempre las órdenes humanas, a menos que se
contravenga la primera.
3. Un robot deberá autoprotegerse de cualquier daño a menos que se
contravengan las dos primeras.
11. Fines de los 50´s aparecieron en E.U.
los predecesores de los robots modernos:
manipuladores mecánicos de control manual,
empleados en el manejo de materiales
radioactivos peligrosos para el operados.
En 1960, George Devol (Unimation), diseñó
y fabricó un dispositivo que combinaba un
mecanismo articulado de un manipulador
de control manual con los servocontroles
de una máquina-herramienta de
control numérico
Antecedentes Históricos
12. En los 70´s, la Universidad de Stanford y el Instituto
Tecnológico de Massachusetts, inician formamente
la investigación en robótica.
Los países en la actualidad muestran mayor
desarrollo en robótica son E.U., Japón y Suecia
Antecedentes Históricos
13. ¿Qué es un Robot?
Un robot es cualquier estructura mecánica que opera con
un cierto grado de autonomía, bajo el control de un
computador, para la realización de una tarea, y que
dispone de un sistema sensorial más o menos
evolucionado para obtener información de su entorno.
Manipuladores Roboticos Robot Móviles
14. Atributos de un Robot
Movilidad:
– movimientos finos (manipuladores) y transportabilidad (móviles)
Versatilidad:
– flexibilidad, re-programable
Percepción:
– capacidad de procesamiento con sensores
Autonomía:
– realización de tareas sin la intervención humana, por medio de la
percepción y el procesamiento
15. Objetivos de la Robotica
• Automatización de los procesos productivos
• Aumento de la Productividad
• Disminución del precio del los productos
• Aumento de la calidad de los productos
• Producción Flexible
• Carga y descarga de materiales
• Soldadura de precisión
• Tareas de manipulación
• Tareas de Exploración
• Paletización
Aplicación de la Robotica
16. •Campo de Aplicación
56,4
CARGA, DESCARGA Y
SERVICIO A LA MÁQUINA
•Moldeo
•Estampado
•Fundición
•Torno
•Tratam Térmico
•Paletización
•Etc.
19. •Estado Actual y Tendencias
•En Japón aumentó de14,246 en los 80´s a 650,000
en el 2000.
•En E.U. Pasó de 4,700 a 500,000
•En Europa pasó de 4,173 a 250,000
•En México, actualmente existen 100,000 aprox.
20. •Estado Actual y Tendencias
El sector que emplea mayormente a los robots
es la industria automotriz.
58% en Europa
40% en Japón
13.8% en E.U. (el sector
electromecánico
es mayoritario con 20.1%)
21. Clasificación de los Robot
Según su Geometría Según su Programación
- Cilindricos - De repetición y Aprendizaje
- Esfericos - Robot Inteligentes
- Paralelogramo
- Cartesianos
Según su Control Según su Complejidad
- Manuales - De 1° generación
- De secuencia Fija - De 2° generación
- De secuencia Variable - De 3° generación
- Control por Computadora
Según su Aplicación
- Robot Industriales
- Robot Educacionales
- Robot de Exploración
- Robot de Biomedicos
24. Elementos de un Robot
MANIPULADOR
(Brazo,Transmisión,
Articulaciones)
SISTEMA DE
CONTROL
(Control Automatico)
ACTUADORES
(Motores, cilindros)
ELEMENTOS
TERMINALES
(Herramientas)
SISTEMA
SENSITIVO
(Internos, Externos)
PROGRAMACION
(Textual, Objetos)
26. Nomenclatura Basica
• Grado de Libertad: N° de Variables independientes que es preciso
conocer para determinar la posición del robot.
• Precisión de Repetición de Movimientos: Es el nivel minimo de precisión
de movimientos repetitivos que se permiten (0,3 mm)
• Capacidad de Carga: Capacidad de transporte y trabajo que moviliza el
robot, se mide en Kg.
• Sistema de Coordenada a Utilizar: Se utiliza para especificar la posición y
movimientos (Cartesiano, Cilindrico, Polar)
• Programación: Modo de programación (manual, de aprendizaje, etc)
• Accesibilidad: Capacidad del manipulador para acceder a un punto terminal
del espacio.
27. Estudio Mecanico De La Robotica
• ESTUDIO CINEMATICO
Se encarga del estudio de las posiciones,
movimientos, velocidades, aceleraciones de
articulaciones y sistema mecanico de un robot
• ESTUDIO DINAMICO
Se encarga de estudiar las fuerza, momentos,
cargas que se generan en las estructuras y sistemas
de actuadores
29. Estudio de la Cinematica
Nos interesan dos problemas cinemáticos:
Cinemática directa (de los ángulos a la posición)
Dados: Largos y configuración de cada segmento.
El ángulo de cada unión.
Determinar: La posición de cada punto
(i.e. las coordenadas (x, y, z))
Cinemática inversa (de la posición a los ángulos)
Dados : Largos y configuración de cada segmento
La Posición de algún punto del robot
Determinar : Los ángulos de cada unión necesarios para
Determinar aquella posición.
31. Estudio de la Cinematica
• Encontrar una matriz de transformación T, que relaciones
posición y orientación del extremo del robot con respecto a
un sistema de referencia fijo situado en su base.
32. Geometría Espacial
Obj: Determinar el movimiento Espacial del manipulador,
se estudia utilizando el algebra vectorial y matrices.
Representación
Espacial de un
Punto en el
Espacio.
35. Combinación de rotaciones y
traslaciones
Se pueden realizar
Combinaciones basicas
De traslaciones y
Rotaciones
Multiplicando la
Matrices, verificando
El orden del
movimiento
Rotar y Trasladar
=
Trasladar y Rotar
37. Algoritmo Denavir-Hartenberg
• Es un metodo que sistematiza el proceso para
determinar la matriz homegenea del modelo
articulador.
• Este metodo establece 4 parametros que
modelan al sistema.
(άi, θi, ai, di)
• Estos parametros son particular, para cada
articulación.
