Estado del Arte 1. Intr Introd oduc ucci ción ón Hoy en día existen existen muchos brazos brazos mecáni mecánicos cos,, la mayorí mayoría a hechos hechos para para la industria, industria, aunque tambin tambin los podemos podemos hallar hallar en procesos quir!r"i quir!r"icos cos y en lu"ares como el espacio donde es me#or operar al"!n brazo desde una zona se"ura sin arries"ar la $ida humana. Al dispositi$o mecánico que puede ser pro"ramado para realizar al"una tarea de manipulación o la locomoción ba#o control automático se le llama %obot, Existen $arios tipos de robots, como& %obot '(ic) and place'& Es un robot simple, a menudo con solo dos o tres "rados de libertad, que trans*ere artículos de un lu"ar a otro por medio de mo$imientos punto a punto. %obot '+anipulador& Es un mecanismo que por lo "eneral consiste en una seri serie e de se"m se"men ento tos, s, arti articu cula lado dos, s, con con el *n de a"ar a"arra rarr y mo$e mo$err ob#e ob#eto tos, s, "enera "eneralme lmente nte cuenta cuenta con $arios $arios "rados "rados de libert libertad. ad. (uede (uede ser contr controla olado do remotamente por un ordenador o por un humano. humano. Indican que este este dispositi$o no es automático. %obot 'Inteli"ente'& -n robot que puede ser pro"ramado para tomar decisiones propias %obot 'ixed/0top& -n robot con control de parada de punto, pero no hay control de trayectoria, es decir, cada uno de sus e#es tiene un límite *#o en cada extremo de su recorrido y no se puede detener excepto en uno o el otro de estos límites. Es un robot con "rados de libertad por lo tanto, puede detenerse en no más de 2l locaciones 3donde incluye la ubicación, posición y orientación4. %obot 'Android'& 'Android'& Es un robot que parece un ser humano en el aspecto 5ísico. 2. Historia
A +ediados del si"lo 67III8. de 7aucanson construyó $arias mu9ecas mecánicas de tama9o humano que e#ecutaban piezas de m!sica. /1:;1 8. 8aquard in$entó su telar, que era una máquina pro"ramable para la urdimbre. /1:;< H. +iaillardet construyó una mu9eca mecánica capaz de hacer dibu#os.
/1=>? El in$entor americano @. . Be$ol desarrolló un dispositi$o controlador que podía re"istrar se9ales elctricas por medios ma"nticos y reproducirlas para accionar una máquina mecánica. Ca patente de Estados -nidos correspondiente se emitió en 1=<2 /1=<1 Draba#o de desarrollo con teleoperadores 3manipuladores de control remoto4 para mane#ar materiales radioacti$os. (atentes de Estados -nidos relacionadas emitidas para @oertz 31=<>4 y er"sland 31=<:4 /1=<2 -na +áquina prototipo de control numrico 5ue ob#eto de demostración en el instituto de Decnolo"ía de +assachussets despus de $arios a9os de desarrollo. /-n len"ua#e de pro"ramación de piezas denominado A(D 3Automatically (ro"rammed Doolin" FHerramienta automáticamente pro"ramado4 se desarrolló posteriormente y se publicó en 1=?1. /1=<> El in$entor británico .G. enard solicitó una patente para dise9o de robot. (atente británica emitida en 1= @.. Be$ol desarrolla dise9os para KKtrans5erencia de artículos/ pro"ramadaLL. (atente de Estados -nidos emitida para dise9o en 1=?1. /1=<= 0e introdu#o el primer robot comercial por (lanet orporation. Estaba controlado por interruptores de *n de carrera y le$as. /1=?; 0e introdu#o el primer robot KK-nimateLL, basado en la KKtrans5erencia de artículos pro"ramadaLL de Be$ol. -tilizaba los principios del control numrico para el control del manipulador y era un robot de transmisión hidráulica. /1=?1 -n robot -nimate se instaló en la ord +otor ompany para atender una máquina de 5undición en troquel.
/1=?? Dall5a, una *rma norue"a, construyó e instaló un robot de pintura por pul$erización. /1=?: -n robot mó$il llamado KK0ha)eyLL se desarrolló en 0%I 30tan5ord %esearch Institute4. Estaba pro$isto de una di$ersidad de sensores, incluyendo una cámara de $isión y sensores táctiles, y podía desplazarse por el suelo. /1=J1 El 0tan5ord Arm, un peque9o brazo de robot de accionamiento elctrico, se desarrolló en 0tan5ord -ni$ersity.
/1=JM 0e desarrolló en 0%I el primer len"ua#e de pro"ramación de robot del tipo de computadora para la in$esti"ación con la denominación GA7E. ue se"uido por el len"ua#e AC en 1=J>. Cos dos len"ua#es se desarrollaron posteriormente en el len"ua#e 7AC comercial para -nimation por 7íctor 0cheinman y ruce 0imano. /1=J> A0EA introdu#o el robot I%b? de accionamiento completamente elctrico 1=J> aasa)i, ba#o licencia de -nimation, instaló un robot para soldadura por arco para estructuras de motocicletas. /1=J> incinnati +ilacron introdu#o el robot DM con control por computadora. /1=J< El robot KK0i"maLL de Nli$etti se utilizó en operaciones de monta#e, una de las primiti$as aplicaciones de la robótica al monta#e. /1=J? -n dispositi$o de %emote enter ompliance 3%4 para la inserción de piezas en la línea de monta#e se desarrolló en los laboratorios harles 0tar) Braper Cabs en Estados -nidos. /1=J: 0e introdu#o el robot (-+A 3(ro"rammable -ni$ersal +achina 5or Assembly4 para tareas de monta#e por -nimation, basándose en dise9os obtenidos en un estudio de la @eneral +otors /1=J= Besarrollo del robto del tipo 0A%A 30electi$e ompliance Arm 5or %obotic Assembly4 en la uni$ersidad de Oamanashi en 8apón para monta#e. 7arios robots 0A%A comerciales se introdu#eron hacia 1=:1. /1=:; -n sistema robótico de captación de recipientes 5ue ob#eto de demostración en la uni$ersidad de %hode Island. on el empleo de la $isión de máquina, el sistema era capaz de captar piezas en orientaciones aleatorias y posiciones 5uera de un recipiente. /1=:1 0e desarrolló en la -ni$ersidad de arne"ie/+ellon un robot de impulsión directa. -tilizaba motores elctricos situados en las articulaciones del manipulador sin las transmisiones mecánicas habituales empleadas en la mayoría de los robots. M. uncionalidades y características "enerales
Existen muchas 5unciones que desarrolla el robot en el medio como& P Derrestres 3$ehículos, robots con patas, manipuladores industriales4
P Areos 3diri"ibles4 P Acuáticos 3nadadores, submarinos4 P Híbridos 3trepadores4 O existen más en 5unción del control de mo$imiento como& P Autónomos P Deleoperados. P %obots *#os& automatización de procesos industriales, asistencia mdica, etc. P %obots mó$iles& exploración, transporte. P %eproducir ciertas capacidades de los or"anismos $i$os. P Ntros& entretenimiento
>. ontrol en la manipulación de robots ontrol inemático& Ca cinemática es la rama de la mecánica clásica que estudia las leyes del mo$imiento 3cambios de posición4 de los cuerpos, sin tomar en cuenta las causas que lo producen, limitándose esencialmente, al estudio de la trayectoria en 5unción del tiempo. Ca ima"en muestra el tipo de robot del cual trata esta tesis. Ca *nalidad del control cinemático es establecer las trayectorias que ha de se"uir cada articulación del robot para lo"rar los ob#eti$os *#ados por el usuario, teniendo en cuenta las restricciones 5ísicas de los accionamientos y atendiendo a criterios de sua$idad y precisión. Ca 5unción principal del control cinemático es "enerar las re5erencias articulares para el control dinámico a partir de las trayectorias articulares "eneradas, teniendo en cuenta los datos del pro"ramador, las limitaciones 5ísicas, restricciones y el modelo cinemático del robot ontrol (IB& El control (IB 3proportional/inte"ral/deri$ati$e4 es un mecanismo de retroalimentación de lazo cerrado, ampliamente utilizado en sistemas de control industrial. (IB es el controlador de retroalimentación más utilizado com!nmente. -n Q controlador (IB calcula el $alor de un 'error como la di5erencia entre una $ariable de un proceso y un punto de a#uste deseado. El controlador intenta reducir al mínimo el error mediante el a#uste de las entradas de control. -na $enta#a distinti$a de los controladores (IB es que dos controladores (IB se pueden utilizar #untos para dar un me#or rendimiento dinámico. Esto se denomina control en cascada (IB. En el Q control en cascada
hay dos (IBs dispuestos con un (IB para controlar el punto de consi"na de otro. -n controlador (IB act!a como controlador de lazo exterior, que Q controla el parámetro principal 5ísico, tales como el ni$el del líquido o la $elocidad. El otro controlador act!a como controlador de lazo interior, que lee la salida del controlador de lazo externo como punto de re5erencia, "eneralmente controlar a!n más rápido los cambios de parámetros, el caudal o la aceleración
