Control y Programación de Robots
Morfología del robot
Morfología del robot
z Elementos de un robot
• Estructura mecánica
• Transmisiones
• Sistema de accionamiento
• Sistema sensorial
• Sistema de control
• Elementos terminales
Morfología del robot
z Estructura mecánica
• Formado por elementos o eslabones unidos mediante articulaciones
• El movimiento de cada articulación puede ser de giro, desplazamiento o ambas
• Grado de libertad:
• Cada uno de los movimientos independientes que puede realizar una articulación con respecto a la anterior
• El número de grados de libertad de un robot viene dado
Morfología del robot
z Estructura mecánica (Cont.)
• Tipos de articulaciones y combinaciones más
frecuentes
Morfología del robot
z Estructura mecánica (Cont.)
• Para posicionar y orientar un objeto se
precisan 6 grados de libertad
Morfología del robot
z Estructura mecánica (Cont.)
• Aumento de grados de libertad, robots
redundantes
Morfología del robot
z Transmisiones
• Transmiten el movimiento desde los actuadores hasta las articulaciones
• Debido a las grandes velocidades de los
brazos del robot, se debe reducir al máximo el momento de inercia, por tanto:
• Los actuadores, en general pesados, se deben colocar lo más cerca posible de la base
•
Morfología del robot
z Transmisiones (Cont.)
• Transmisiones más usadas en robótica
Entrada-Salida Denominación Ventajas Inconvenientes Circular-Circular Engranaje Pares altos Holguras
Correa dentada Distancia grande - Cadena Distancia grande Ruido
Paralelogramo - Giro limitado
Cable - Deformabilidad
Circular-Lineal Tornillo sin fin Poca holgura Rozamiento Cremallera Holgura media Rozamiento
Lineal-Circular Paral. articulado - Control difícil Cremallera Holgura media Rozamiento
Morfología del robot
z Reductores
• Adaptan el par y la velocidad del actuador y la de los elementos de robot
• Características:
• Bajo peso
• Reducido tamaño
• Poco rozamiento
• Poca holgura
Morfología del robot
z Reductores (Cont.)
• Tipos más usados:
• Harmonic-Drive
• Se consiguen reducciones de hasta 320, con muy poca
holgura y gran capacidad de transmisión 5720 Nm
Morfología del robot
z Reductores (Cont.)
• Cyclo-Getriebebau
Morfología del robot
z Accionamiento directo
• El eje del actuador se conecta directamente a la articulación sin reductores
• Accionamiento exclusivamente directo
• Ventajas:
• Posicionamiento rápido y preciso
• Aumento de las posibilidades de controlabilidad
• Simplificación del sistema mecánico al no haber
reductor
Morfología del robot
z Accionamiento directo
• Requisitos
• Motores con grandes pares a bajas velocidades
• Motores ligeros
• Aumenta la inercia del robot, por lo que no siempre
puede ser utilizado
Morfología del robot
z
Actuadores
• Generan el movimiento del robot, pueden ser:
• Neumáticos
• Hidráulicos
• Eléctricos
• Los parámetros a tener en cuenta a la hora de elegir un tipo de accionamiento son:
• Potencia
• Controlabilidad
• Peso y volumen
• Precisión
• Velocidad
• Mantenimiento
• Coste
Morfología del robot
z Actuadores (Cont.)
• Actuador neumático
• Lineales
• Usados para posicionamiento en los extremos y no en
posiciones intermedias
Morfología del robot
z Actuadores (Cont.)
• Actuador neumático
• Motores neumáticos
• Usados para posicionamiento en dos posiciones diferentes. Son robustos y sencillos
• Motor de paletas, pistones axiales…
Morfología del robot
z Actuadores (Cont.)
• Actuador hidráulico
• Similares funcionalmente a los neumáticos
• Ventajas
• Aptos para manejo de cargas pesadas
• Capaz de soportar cargas sin aporte de energía
• Apto para control continuo de precisión
• Desventajas
•
Morfología del robot
z Actuadores (Cont.)
• Actuador Eléctrico
• Son los más usados
• Tipos:
• Motores de corriente continua
• Velocidades de 1000 a 3000 rpm
• Potencias hasta 10KW
• Tipos:
• Controlados por inducido de imanes permanentes (más usados)
• Controlados por inductor
Morfología del robot
z Actuadores (Cont.)
• Actuador Eléctrico
• Tipos:
• Motores paso a paso
• De imanes
permanentes
• De reluctancia variable
• Hibridos
Morfología del robot
z Actuadores (Cont.)
• Actuador Eléctrico
• Tipos:
• Motores de Corriente Alterna (AC)
• Motores síncronos sin escobillas
• El inductor es un imán permanente
• Motores asíncronos no se usan ya que son difíciles
de controlar
Morfología del robot
z Actuadores (Cont.)
• Comparativa
Morfología del robot:
Sensores internos
z Típos de sensores internos
Presencia Inductivo Capacitivo Efecto hall Célula Reed Óptico
Ultrasonido Contacto
Posición Analógicos Potenciometros Resolver
Sincro
Inductosyn LVDT
Digitales Encoders absolutos
Encoders incrementales regla óptica
Velocidad Tacogeneratriz