2 Morfologia de Robots

ITTG-Mecánica

Introd. a la robotica-RCGG 1

II.- Morfología de robots.

Dr. Roberto Carlos García Gómez Departamento de Metal-Mecánica

Instituto Tecnológico de Tuxtla Gutiérrez

Arquitectura de robots2

1. Estructura mecánica

2. Transmisiones y reductores

3. Actuadores

4. Sensores internos

5. Elementos terminales

Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Softwarehttp://www.foxitsoftware.com For evaluation only.

ITTG-Mecánica


Arquitectura de robots

3

Nivel 1Unidad

mecánica

Nivel 2Unidad de potencia

Nivel 3Unidad de

control

Nivel 4Unidad de

programación

Robot industrial

Robot teleoperado

Robot educacional

Arquitectura de robots: Unidad mecánica

4

brazo mecánico:

• Eslabones,

• Articulaciones,

• Actuadores,

• Transmisiones y

• Reductores.


ITTG-Mecánica



5

•Robot = elementos o eslabones unidos por articulaciones

•Similitud anatómica con el brazo humano

•Tipos de movimiento en articulaciones:

•Desplazamiento

•Giro

•Combinación

•Grado de libertad (GDL): cada uno de los movimientos independientes que puede realizar cada articulación con respecto a la anterior


6

•Grados de libertad

•Muñeca del Robot

•Espacio de trabajo


ITTG-Mecánica


Morfología: Robots seriales

7

Morfología: Robots paralelos

8


ITTG-Mecánica


Configuraciones de los robots paralelos

ó Robots espacialesó Existen múltiples

configuraciones:◦ 3 GDL

◦ 4 GDL

◦ 5 GDL

◦ 6 GDL

◦ Robots enlazados

III.

-C

onf

igur

acio

nes


10

Robots Redundantes:


ITTG-Mecánica


Transmisiones

11

• Elementos encargados de transmitir el movimiento desde los actuadores hasta las articulaciones.

•Justificación

- Reducción del momento de inercia (acercamiento de los actuadores a la base)

- Pares estáticos dependen directamente de la distancia a las masas.

- Conversión lineal- circular y viceversa

•Características necesarias (Altas prestaciones)

- Tamaño y peso reducido

- Mínimos juegos u holguras

- Gran rendimiento

- No debe afectar al movimiento

- Capaz de soportar funcionamiento continuo a un par elevado

12

Transmisión de movimiento correspondiente a la muñeca de un robot


ITTG-Mecánica


Transmisiones

13

Entrada-Salida Denominación Ventajas Inconvenientes

Circular-Circular EngranajeCorrea dentadaCadenaParalelogramoCable

Pares altosDistancia grandeDistancia grande------

Holguras---ruidogiro limitadodeformabilidad

Circular-lineal Tornillo sin finCremallera

Poca holguraHolgura media

RozamientoRozamiento

Lineal- Circular Paral. ArticuladoCremallera

---Holgura media

Control difícilRozamiento

14

Tornillo sin fin de circulación de bolas Conjunto piñón-cremallera


ITTG-Mecánica


15

Conversión del movimiento lineal en circular (I)

Mecanismo para efectuar un movimiento circular mediante un actuador de desplazamiento lineal

16

Conversión del movimiento lineal en circular (II)

Paralelogramos articulados para la conversión de movimiento lineal en circular


ITTG-Mecánica


Reductores

2

112 *ω

ωτητ =

17

•Misión:

Adaptar par y velocidad de la salida del actuador a los valores adecuados para el movimiento de los eslabones del robot

•Específicos para robots:

altas prestaciones

•Características:

Bajo peso, tamaño y rozamiento

Capacidad de reducción elevada en un solo paso

Mínimo momento de inercia

Mínimo juego o Backslash (se define como el ángulo que gira el eje de salida cuando se cambia el su sentido de giro sin que llegue a girar el eje de entrada)

Alta rigidez torsional

Reductores

18

Diferencia entre dientes: Z= Nc - Nf

Reducción: Z/Nf

www.harmonic-drive.com


ITTG-Mecánica


Reductores

19

Robots de accionamiento directo (DD)

20

Robots de accionamiento eléctrico sin reductores

Ventajas:

– Posicionamiento rápido y preciso

– Mayor controlabilidad (aunque más compleja)

– Simplificación del sistema mecánico

Desventajas:

– Necesidad de motores especiales (par elevado a bajas revoluciones con alta rigidez)

– Reducción de la resolución del codificador de posición

Típicos en robots SCARA


ITTG-Mecánica


Actuadores.

21

Misión: Generar el movimiento del robot según las órdenes dadas por la unidad de control.

Clasificación:Neumáticos (cilindros y motores).Hidráulicos (cilindros y motores).

Eléctricos (motores DC, AC y paso a paso).Características:

Potencia.Controlabilidad.Peso y volumen.Precisión.Velocidad.Costo y mantenimiento

Actuadores. (I) Tipos

22


ITTG-Mecánica


Actuadores (II) Características

23

Actuadores (III) neumática

24

Válvula neumática

Cilindro neumático de doble efecto

Motor de paletas

Motor de pistones axiales

Actuador rotativo piñon-cremallera


ITTG-Mecánica


Actuadores (IV)Eléctricos

25

Motor DC. Esquema y fdt

Sensores internos. Tipos

26

•Posición:

– Analógicos:

– Digitales:

•Velocidad:

Tacogeneratriz

•Presencia:

Potenciómetros, Inductosyn, Resolver, LVDT, Sincro

Encoders absolutos Regla óptica Encoders_incrementales

Óptico

Ultrasónico

Contacto

Inductivo

Capacitivo

Efecto Hall

Célula Reed


ITTG-Mecánica


Sensores internos (II)Funcionamiento

27

Encoder incremental

Sensores angulares de posición

Encoder absoluto

Sensores internos. Funcionamiento

( ) θω sinsin1 tVV = ( ) θω cossin2 tVV =

28

Sincro-resolver

Encoder lineal

resolver


ITTG-Mecánica


Sensores internos (III) Funcionamiento

( )21 MMEo −∝

29

LVDT

Sensores lineales de posición

Inductosyn

=

pxkVVs π2cos

Elementos Terminales (I)Elementos de aprehensión o sujeción

30

Sistemas de sujeción para robots

Tipos de sujeción Accionamiento Uso

Pinza de presión Neumático o eléctrico Transporte y manipulación

· desp. angular de piezas sobre las que no

· desp. lineal importe presionar

Pinza de enganche Neumático o eléctrico Piezas de grandes dimens.

o sobre las que no se puede

ejercer presión

Ventosas de vacío Neumático Cuerpos con superficie lisa

poco porosa (cristal,

plástico, etc.)

Electroimán Eléctrico Piezas ferromagnéticas.


ITTG-Mecánica


Elementos Terminales (II)Herramientas

31

Tipo de herramienta Comentarios

Pinza soldadura por puntos Dos electrodos que se cierran sobre la pieza a soldar

Soplete soldadura al arco Aportan el flujo de electrodo que se funde

Cucharón para colada Para trabajos de fundición

Atornillador Suelen incluir la alimentación de tornillos

Fresa- lija Para perfilar, eliminar rebabas, pulir, etc

Pistola de pintura Por pulverización de la pintura

Cañón láser Para corte de materiales, soldadura o

inspección.

Cañón de agua a presión Para corte de materiales.

Elementos Terminales (III)

32


2 Morfologia de Robots

Documents

Transcript of 2 Morfologia de Robots