Robótica Integrada a la Manufactura
¿Qué es un robot? • • •
Robot: Robot: términ término o acuña acuñado do por Karel Karel Capek Capek en Ross Rossum’ um’s s Univ Univers ersal al
Robots (1921).
“Robot “Robota”, a”, palabr palabra a eslav eslava a que que signif significa ica “tra “trabaj bajo o de manera manera forzad forzada”. a”.
Una máquina programable (computador) con capacidad de movimiento y de acción. • Diccionario RAE: Máquina o ingenio electrónico programable, capaz de manipular objetos y realizar operaciones antes reservadas sólo a las personas. • Tipos Tipos de robots: – En función del medio: • Terrestres (vehículos, robots con patas, manipuladores industriales) • Aéreos (dirigibles) • Acuáticos (nadadores, submarinos) • Híbridos (trepadores) – En función del control del movimiento: • Autónomos • Teleoperados. – Otras clasificaciones (más adelante)
Robot Industrial Manipulador multifuncional reprogramable reprogramable con varios grados de libertad, capaz de manipular materias, piezas, herramientas. El robot industrial posee ciertas características antropomórficas, la más común es de un brazo mecánico.
¿Para qué sirven los robots? • Reproducir ciertas capacidades de los organismos vivos. • Robots móviles: exploración, transporte. • Robots fijos: asistencia médica, automatización de procesos industriales. • Otros: control de prótesis, entretenimiento.
¿Para qué sirven los robots? • Reproducir ciertas capacidades de los organismos vivos. • Robots móviles: exploración, transporte. • Robots fijos: asistencia médica, automatización de procesos industriales. • Otros: control de prótesis, entretenimiento.
Morfología de un Robot • Cartesiano: El movimiento se realiza con articulaciones prismáticas. Esta configuración se emplea principalmente cuando el espacio de trabajo a cubrirse es grande.
Morfología de un Robot • Cilíndrico: El robot tiene un movimiento de rotación sobre una base, una unión prismática para la altura y una unión prismática para el radio. Esta configuración se emplea principalmente cuando el espacio de trabajo a cubrirse es redondo.
Morfología de un Robot • Esférico: Para esta configuración se tienen dos uniones de rotación y una unión prismática, lo que permite al robot apuntar en muchas direcciones.
Morfología de un Robot • SCARA (Selective Compliance Arm for Robotic Assembly) Este robot conforma a las coordenadas cilíndricas.
Morfología de un Robot • Articulado: posee 3 uniones de rotación para posicionar el robot. Generalmente el volumen de trabajo es esférico. La configuración de estos tipos de robots ha sido tomado teniendo como modelo al brazo humano (cintura, hombro, codo y muñeca.
Robots Articulados
Clasificación de los Robots • Grados de libertad. • Fuentes de energía. • Generaciones. • Nivel de inteligencia. • Nivel de Control.
Clasificación por Grados de Libertad
• Esta definido por el numero
de articulaciones en las que se puede mover el robot sin contar el movimiento propio de la pinza de sujeción
Clasificación por Fuente de Energía
• Neumático • Hidráulico • Eléctrico • Motor de Combustión
Clasificación por Niveles de Inteligencia • Dispositivos de manejo manual controlados por una persona. • Robots de secuencia fija. • Robots de secuencia variable, donde el operador modifica la secuencia con anterioridad. • Robots de repetición. • Robots controlados numéricamente, en donde el operador le proporciona un programa de movimientos. • Robots inteligentes, los cuales pueden entender e interactuar con cambios en el medio ambiente.
Clasificación por Niveles de Control • Nivel de inteligencia artificial: el programa acepta una orden como “levanta un engrane” y la desglosa en una secuencia de ordenes de bajo nivel basadas en un modelo estratégico de una tarea. • Nivel de modo de control: los movimientos del sistema son modelados, incluyendo las interacciones dinámicas entre los diferentes mecanismos, trayectorias planeadas y puntos seleccionados. • Nivel de servo control: los actuadores controlan los parámetros del mecanismo usando retroalimentación de sensores internos.
ACTUADOR FINAL • El actuador final representa la herramienta especial que permite al robot de uso general realizar una aplicación particular, y debe diseñarse específicamente para dicha aplicación.
Actuadores Neumáticos • Ventajas – Alta velocidad.
• Desventajas
– Fuente de energía común en la industria.
– La comprensibilidad del aire limita aspectos de control y precisión.
– No se utilizan fluidos.
– Ruido en los escapes. – Secado y filtrado del aire necesario.
Actuadores Hidráulicos • Ventajas – Alta razón de potencia de peso. – Muy buen servo control puede ser alcanzado. – Velocidades moderadas, respuesta rápida.
• Desventajas – Son caros. – Problemas de mantenimiento con sellado puede causar perdidas. – Necesitan una fuente remota de energía la cual ocupa espacio de piso.
Actuadores Eléctricos • Ventajas – Son rápidos y precisos. – Es posible aplicar sofisticadas técnicas de control al movimiento. – Precios relativamente bajos.
• Desventajas – Problemas con el sobrecalentamiento. – Son necesarios frenos para fijarlo en una posición. – La energía eléctrica puede ser considerada como flamable.
Limitaciones de un Robot • Un robot es ciego. • Un robot ciego es sensible a variación en el producto, el proceso y las tolerancias del producto.
Desventajas del Trabajo Robotizado
• El costo de un robot permanece constante con baja reducción. • Requieren gran capital al instalarse que se deprecia con los años vs el recurso humano que cuesta el tiempo trabajando. • Un robot se debe justificar económicamente. • El RRHH puede sentirse amenazado por el desempleo.
Justificación de un Robot • Aumentar Utilidades. • Efectuar tareas imposibles para un humano. • Realizar tareas que son muy peligrosas. • Aumentar y mejorar la calidad. • Los robots deben ser costeables y ahorrarle dinero a la compañía.
Espacio de trabajo • Área donde el
robot puede alcanzar objetos para manipularlos o interactuar con ellos
Especificaciones Técnicas
Ejemplo de una celda de manufactura
Controlador CR1 Es el cerebro del robot aquí se controla y comunica con los diferentes sistemas de una celda de manufactura
Controladoras y Teaching Box
Prácticamente es el cerebro del robot consta de 2 microprocesadores trabajando en paralelo uno controla los movimientos, posición y control de los motores otro se encarga del programa y las comunicaciones en cada CRXX, el Teaching Box es donde se manipula manualmente el robot para enseñarle las coordenadas donde hará sus movimientos
Servos ON
Teaching Box Llave de selección Auto y Manual
Boton de paro de Emergencia Botón de “hombre muerto” Death men parte trasera
Conexiones Eléctricas y Neumáticas • Estas conexiones
existen por adentro del robot ya que si se encuentran por fuera estas podrían enredarse con los movimientos propios del robot en operación
Modelos de Robots Articulados y SCARA
Comunicaciones ETHERNET o redes Industriales CC-LINK CONTROL POR RED LAN O INTERNET
REDES INTERACTUANDO Y SUPERVISION
SEGURIDAD En muchas empresas a los robots se les delimita su área de operación por canceles esto se hace por seguridad ya que si alguien entra estos se desactivan mandando una alarma para no poner en peligro a los trabajadores
Programación de trayectorias • Cuando se programan trayectorias se ubican
generalmente
• Posición de HOME: Generalmente es la posición de
privilegio en donde el efector final (Pinza en este caso) tiene acceso a las demás posiciones asegurándonos de que no existan colisiones en el entorno. • Posición de Acercamiento: Se ubica a poca distancia del objeto y a partir de esa posición se programan movimientos suaves y finos para llegar a la posición de agarre. • Posición de Agarre: es la coordenada en donde se ubica el objeto para su sujeción o agarre para manipularlo trasladarlo etc.
Aplicaciones
• Industria
Farmacéutica en el empaquetado de vacunas y medicina
Aplicaciones
• Armando de
productos y ensamblaje en industria maquiladora
Aplicaciones • Soldando
estructuras en industria metalmecánica y de automóviles
Aplicaciones
• Pintando las
carrocerías de automoviles
Aplicaciones • Paletizado de productos (bolsas o cajas) en diversas industrias.
Robots tipo SCARA • Especiales para operaciones de Pic and
Place
Robots tipo SCARA Dada que su estructura permite trabajar muy favorablemente sobre superficies utilizado en industria electrónica para armar componentes electrónicos dentro de las tarjetas de circuitos impresos.
Corte de laminas con LASER o Chorro de Agua
¡Controlar el robot es fácil…!