Source: https://www.aiu.edu/Spanish/publications/student/spanish/robotica.htm
Timestamp: 2019-07-18 03:08:51+00:00

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Robotica, Julio Ruiz González, Universidad Virtual programas de Educacion a Distancia en línea para adultos Atlantic International University: Licenciaturas, Maestrias, Doctorados y Posgrados a traves de Es
Julio Ruiz González
Titulo: Robótica
La robotica se puede considerar como una herramienta para la educación la cual brinda una cantidad de alternativas para simular los comportamientos sicológicos de los seres humanos siendo esto un preámbulo a la inteligencia artificial aplicada a las maquinas la cuales interactuan con el hombre. En el primer capitulo de este trabajo se introduce al lector a este apasionante campo para que sirva de estimulo mental e introducirlo al estudio formal de la robotica . La robotica y la inteligencia artificial se unen para que pueda pensarse en seres artificiales por medio de maquinas y estas tienen mucho que ver en el proceso de la vida diaria del ser humano asi como los procesos productivos en los cuales se transforma la materia en un insumo para el bienestar de la humanidad.
Para entender como funciona un robot es necesario conocer las partes que lo conforman, los modelos que estan involucrados en su concepción por ello hago una introducción al analisis de la cinematica y de la dinamica que intervienen en el modelo de un robot pero no solo se estudia la mecanica de este asunto sino que tambien se considera la forma en que pueda interactuar con el medio y para ello se introducen conceptos de vision artificial para que el lector aprecie el grado de aplicaciones que pueda tener un robot de esta naturaleza.
Con los conceptos de robotica y vision artificial se pueden construir robots agregandoles memoria y esto hace que se conciba un nuevo concepto denominado organismo artificiale capaz de comportarse y aprender del medio dotado de capacidades de toma de decisiones para resolver problemas de cualquier indole, el sueño del hombre de crear robots con conciencia estara cerca mientras el hombre se estudie a si mismo.
Las maquinas conocidas como robots son importantes en la vida del hombre y tienen la finalidad de ayudar en diferentes actividades como trabajos repetitivos, manejo de materiales peligrosos y actividades que superan las capacidades naturales del ser humano. A fin de dar una solucion a estas actividades el ser humano diseña y construye dispositivos para estas tareas, ademas busca mejorar su desempeño con la aplicación de tecnología de vanguardia ( vision artificial y respuesta inmediata). Se estudia la morfología y caracteristicas para entender cuales son las diferentes partes de que consta un robot asi como las consideraciones que se deben de tomar en cuenta en el modelo mecanico considerando la cinematica de todas las piezas moviles que lo componen, el modelo dinamico del robot es quiza la parte mas compleja de este modelo, como el lector se dara cuenta cuando se estudie con mas profundad este tema, el modelo matematico y la cantidad de recurso informatico que se requiere para resolver este problema guiara el metodo mas apropiado para su implementacion. hasta es punto la maquina no interactua con el medio y solo dandole caracteristicas humanas como lo son la vision y audición los robots siguen siendo meras maquinas destinadas a ejecutar tareas repetitivas en aplicaciones como las celdas de manufactura industrial.
El objetivo final de la robótica es el de construir sistemas inteligentes capaces de mostrar comportamientos racionales y complejos en la ejecución de tareas específicas, caracterizadas por la interacción física con un mundo real y dinámico a través de un cuerpo físico. Es por ello que se dedica un capitulo que trata con detalle la vision artificial en un robot haciendo que el lector afiance sus conceptos cuando el robot interactue con el medio como fuente de adquisición de datos los cuales se procesaran al digitalizar la imagen y esta información procesada le servira para posicionarlo en sus coordinas espaciales.
Un robot autónomo es una máquina capaz de operar en un ambiente parcialmente desconocido e impredecible. En contraste a este tipo de robots están los usados en la industria donde el ambiente es muy controlado y predecible. Hoy en día el campo de la robótica móvil esta recibiendo una gran atención, ésta tiene un amplio rango de posibilidades en la industria. El interés en los robots no está dirigido completamente a las aplicaciones industriales. Muchos biólogos, psicólogos y etimólogos están interesados en el uso de robots móviles para validar estructuras de control observadas en el mundo biológico.
Franceschini usó robots para validar la estructura de la retina observadas en las moscas, Beer reprodujo el mecanismo que coordina el movimiento de las patas de los insectos al andar, Deneubourg obtuvo más información acerca del comportamiento colectivo de las colonias de hormigas. Estos son algunos de los estudios que se han realizan con robots, fuera de las aplicaciones industriales. Tradicionalmente las investigaciones en robótica se han centrado en definir las interacciones en ambientes estáticos. Una gran parte de la robótica todavía se centra en los problemas concernientes a la manipulación de objetos y a los robots estáticos. Sin embargo en estos últimos años se encuentran cada vez más investigaciones orientadas a los agentes móviles en ambientes dinámicos. El hecho de que el agente posea un cuerpo físico introduce nuevas variables, al menos casi todos los robots están sujetos al deterioro, fricción, mal funcionamiento y otros factores físicos que nunca son tomados lo suficientemente en cuenta en una simulación. También existe la necesidad de que el agente perciba, actúe y muestre una serie de comportamientos racionales requeridos en ambientes dinámicos caracterizados por su variabilidad en el tiempo y el espacio. Dentro de las investigaciones en robótica existen una gran cantidad de preguntas por responder que definen un amplio espectro de oportunidades y garantizan el futuro de las investigaciones en esta área.
1. Conocer las caracteristicas principales que componen el modelo dinamico y estatico de los componentes mofologicos de un robot.
2. Conocer la forma en que interactuan los robots en la educación del ser humano al crear una robotica al alcance del entendimiento de niños y de adultos neofitos en el tema.
3. Dar a conocer que el robot no es una maquina programada para hacer tareas repetitivas si no que es un campo fértil para el uso de la inteligencia artificial al dotarlo de sensores del mundo externo.
4.Enfocar el estudio de robots para entender el comportamiento biologico de insectos en lo que es el reconocimiento de movimientos primarios de conductas relacionados con el llamado sexual de dichos insectos.
La robotica puede concebirse como herramienta para la educación segun las teorias de Piaget del desarrollo cognoscitivo utilizando la robotica como metodo de enseñanza de robots fisicos concebidos como organismos artificiales, utilizando kits de ensamblajes para que los estudiantes de todos los niveles sean capaces de proyectar y construir robots reales que simulan comportamientos de los animales, el proceso de contruccion de robots reales ayuda a comprender conceptos relacionados con sistemas dinamicos complejos en particular como emerge un comportamiento global a partir de dinamicas locales, esto es hecho mediante procesos de contruccion, con el objetivo de obtener el comportamiento deseado el estudiante modifica la mente y el cuerpo del organismo artificial, la contruccion de poblaciones de organismos artificiales ayuda al estudiante a diferenciar entre los comportamientos observados a nivel individual ( nivel microscopico ) y a nivel de problacion ( macroscopico ). El desarrollo de una poblacion de robots con el comportamiento deseado es un proceso evolutivo, la reproducción selectiva de una poblacion de robots es una eficaz herramienta para explicar la teoria de la evolucion de Darwin, experimentando con organismos artificiales, opuestos a los biologicos, es posible obervar rapidamente los resultados de la selección, reproducción y mutación. El uso de sistemas inteligentes para ampliar nuestra vision de la realidad biologica podria convertirser en una parte del curriculo de ciencias, tecnología, sicologia y biología. No es necesario ser un experto en robotica para hacer robots y programarlos aun sabiendo muy poco sobre esta ciencia la cual nos brinda un amplio laboratorio al llevar a las maquinas a que actuen y tomen comportamientos humanos.
1. Introducir conceptos de robotica aplicados al aprendizaje de esta ciencia a personas de toda edad desde niños hasta adultos.
2. Los modelos mas aplicados para la educación con robot son los Kit para la construccion de robot.
3.Introducir nuevos conceptos de organismos artificiales cuando se programa la unidad robotica para que realice conductas humanas.
4. Dar a conocer que la inteligencia artificial de maquinas no es una ciencia oculta y esta al alcance de todo el publico.
1.1 Organismos artificiales en la educación: durante la ultima decada investigadores e industrias han propuesto y desarrollado cierto numero de kits para la contruccion de robots, diseñados para estimular el aprendizaje de conceptos y metodos relativos a la educación de estudiantes en contenidos cientificos tales como matemáticas, fisica, informatica y mecanica. Los kits incluyen pequeños motores, sencillo sensores, ruedas, engranajes, poleas y reles, todo aquello que el alumno puede necesitar para contruir robots como cables o equipamientos de radio que posibilitan conectar el robot con un computador personal, esto permite al usuario controlar el invento, como construir robots autonomos con toda la capacidad de control localizada en el interior de la maquina.
Los kits han sido desarrollados de acuerdo a los principios educativos derivados de las teorias del desarrollo cognitivo de Jean Piaget (1966) revisados por Seymour Papera (1980-1986), este enfoque indica que en el centro todo proceso de aprendizaje es el papel activo de quien aprende el que amplia su conocimiento a traves de la manipulación y construccion de objetos, esta filosofia sugiere que la tradicional construccion de kits es muy adecuada como herramienta de aprendizaje, sin embargo dar vida a un objeto por medio de la interaccion con un ordenador personal hace posible desarrollar aplicaciones que van mas alla de la idea original de los primeros que propusieron esta metodología, se han construido pequeñas maquinas moviles que simulan comportamientos de animales reales, estos prototipos son robots moviles que como los animales reales tienen un aparato sensorial ( sensores sensibles a la luz o el calor), un sistema motor ( ruedas controladas por motores) y un cerebro ( representado por un programa de ordenador que controla el sistema motor utilizando la información del aparato sensorial, estas maquinas pueden ser consideradas como organismos artificiales y ser usadas a la ves con propositos educativos y en la investigación basica en campos como la sicologia, etologia y robotica.
1.2 Organismos artificiales y nuevas tecnologías de la educación: las molecualas de un gas en el interior de un flujometro, los codigos geneticos de los seres vivios, el cerebro de un organismo, las abejas en una colmena y las comunidades humanas son todos ellos ejemplos de sistemas dinamicos complejos, se dice que un sistema es complejo cuando esta constituido por diferentes elementos que interaccionan entre si, es dinamico cuandos las leyes de la interaccion entre los diferentes elementos producen macroefectos que varian en el tiempo. El interes cientifico en la complejidad ha producido algo mas que simple conocimiento tecnologico, ya que ha generado un nuevo camino de observación e interpretación de la realidad, este esta basado en el saber que en un sistema complejo cada elemento interaccionan con los otros elementos y que, por consiguiente, cualquier accion de un componente influye en el comportamiento de los otros componentes, un comportamiento global resultante emerge de las dinamicas locales afectando a subsistemas especificos, las perturbaciones exteriores o modificaciones en la interaccion de los principios que gobiernan la actividad de los componentes del sistema conducen a cambios en estas dinamicas locales, estas son reguladas por leyes no lineales, pequeñas fluctuaciones aleatorias en el comportamiento de un componente individual pueden generar grandes cambios en el comportamiento global, sin embargo, al mismo tiempo perturbaciones importantes pueden ser eventualmente absorbidas dejando el estado del sistema inalterado, consecuentemente para estudiar sistemas dinamicos complejos, han de ser considerados tanto los comportamientos a nivel microscopico ( comportamiento de un componente individual ) como a nivel macroscopico ( el colectivo, comportamiento global producido por la interaccion de todos los componentes). Trasladar este nuevo modo de percepción de la realidad a los niños o en general, a personas ajenas a la investigación cientifica, requiere nuevas herramientas de enseñanza, la importancia de esta tarea es evidente, no estamos hablando de nuevas nociones o conceptos, sino que de nuevos modos de observación y razonamiento que puedan ayudar a las personas a evaluar con mas atención la realidad en la que viven.
Mitchel Resnick (Media Lab, MIT) ha desarrollado una metodología de enseñanza que facilita la enseñanza de conceptos esenciales para la comprensión de sistemas complejos dinamicos. Resnick propone un grupo de trabajo de alumnos que construya organismos artificiales, el grupo sigue un plan preciso de construccion, pero tiene la libertad de introducir variantes, un ejemplo concreto del potencial de esta propuesta puede ser aquel que se basa en experiencias en las que a un grupo de niños y niñas se le pide que construya un organismo artificial que tenga la capacidad de moverse hacia una fuente de luz, en la primera fase de esta experiencia hay que construir el cuerpo de la maquina, es decir, construir la estructura del robot, decidir que tipo de sensores se van a utilizar y cuantos deberia tener y definir el aparato motor ( eligiendo ruedas, poleas, correas de transmisión o piernas artificiales). Una estructura sencilla para un robot movil puede comprender una caja montada sobre dos ruedas con un sersor en el frente, cada rueda esta controlada por un motor electrico, en el diseño mas sencillo el motor puede ser puesto en marcha y en consecuencia provocar el movimiento de avance de la rueda, o desconectado, en cuyo caso no generara movimiento. De este modo un robot con dos motores independiente conectados cada uno a una rueda, puede producir cuatro tipos de accion, avance o reposo. Las caracteristicas de los sensores son tales que la activacion es directamente proporcional a la distancia que separa el sensor de la fuente de luz.
Una vez construido el cuerpo del organismo artificial, los alumnos han de darle una mente, en esta fase se programa el comportamiento del robot por medio del ordenador, si desean un comportamiento de acercamiento a la luz se han de escribir procedimientos en los que la activacion de los motores este en funcion de la intensidad de la luz percibida por los sensores. En este punto nos preguntamos ¿ como puede un organismo artificial con un solo sensor moverse hacia la fuente de estimulacion?.
Normalmente el niño se da cuenta que , como en la vida real con organismo vivos hay dos diferentes soluciones para el problema, en una de las soluciones (a) el robot lee la intensidad de la luz percibida por el sensor en dos momentos diferentes, si la intensidad de la luz en el momento 1 es inferior a la intensidad del momento 2, el robot se esta moviendo hacia la luz y la accion correcta sera seguir adelante. Una segunda solucion (b) puede ser añadir un segundo sensor de luz en la parte trasera del organismo artificial, de este modo, la la lectura del sensor delantero es superior a la del trasero, la accion correcta sera seguir hacia delante.
En este punto se requiere soluciones alternativas, advirtiendo que la solucion (a) requiere memoria, es decir, un cambio en el cerebro del robot, mientras que la (b) requiere una modificacion estructural, es decir, un cambio en el cuerpo del robot. Se puede construir una poblacion de organismo artificiales observando su comportamiento a nivel individual (microscopico) y a nivel colectivo ( macroscopico). La poblacion consiste en dos tipo diferentes de organismo artificiales: una categoría de robots es programada para moverse hacia las fuentes de luz, mientras que la segunda categoría de robots esta programada para alejarse de todo tipo de luz, de este modo, cada individuo tendra un comportamiento bastante simple. Si se coloca una pequeña lampara en la cabeza de cada organismo el comportamiento cambia de interesante maneras. Esto puede conducir a una de las dos pautas de comportamiento del conjunto de la poblacion.
En la pauta (a) se observa que si las dos categorías de robots se hayan inicialmente separadas en diferentes regiones del espacio, los organismos que son atraidos por la luz tienden a agruparse, tropezarse y concentrarse en una muy pequeña area, por otra parte los robots que tienden a evitar la luz se dispersan a traves del entorno hasta que cada individuo se encuentra a una distancia de seguridad de todo el resto de robots. En la pauta (b) no hay separacion inicial, esto implica que un individuo perteneciente a una cotegoria puede interactuar con individuos de la otra categoría en este caso se observan complicadas pautas de huidas y persecuciones, entre las pautas (a) y (b) existe un gran numero de soluciones intermedias.
Estos experimentos practicos ayudan a los estudiantes a asimilar conceptos que de otra manera serian abstractos y confusos, los niños asimilan nociones de dinamica y complejidad a traves de la construccion de sistemas compuestos por varios componentes de hardware y software, aprendiendo a estudiar la realidad desde diferentes puntos de vista ( diferentes niveles de analisis) observando el comportamiento de robots individuales y el comportamiento global que emerge de la interaccion entre estos individuos.
Los movimientos de un robot son predecibles por la estructura de su concepción de realizar movimientos repetitivos pero tambien existen posibilidades de tener movimientos aleatorios que procedan de una estructura racional provocado por estimulos externos con independencia de accion que hacen que el robot adquiera habilidades de tomar decisiones que dependen totalmente de su entorno y que cada experiencia sirva para un aprendizaje guiado. En este capitulo se describen las diferentes partes que componen a un robot , carateristicas que deben cumplir para obtener movilidad, destreza, exactitud, repetibilidad, siendo parámetros importantes para la movilidad de un robot y que cumpla con la tarea que se le programe, como se discutira existen diferentes coordenadas espaciales que le daran al robot la ubicación de su entorno y los movimientos que tenga que ejecutar para realizar tareas. Los grados de libertar de las partes moviles del robot son consideraciones importantes que deben tomarse en cuenta para diseñar la mecanica y el control de movimientos por medio de motores que moveran las articulaciones, a medida que aumenta el grado de libertad el robot se vuelve mas complejo como se discutira ampliamente en el desarrollo del capitulo. Una de las partes moviles mas importantes del robot son los efectores finales los cuales le dan capacidad pare efectuar una serie de tareas y movimientos emulando las manos de los seres humanos, existen varias herramientas terminales para robots destinados para la industria igual importancia tienen lo manipuladores que se encargan de agarrar y manipular objetos con dedos accionados por medio de cilindros neumaticos dicutiendo cuales son los que tienen mas ventaja dependiendo de la aplicación que se le programe. Los movimientos de los robots no son independientes siendo muy rutinarios destinados a efectuar tareas que para los humanos serian tediosas y peligrosas.
1. Diferenciar las distintas tecnicas de estructuras de que estan compuestos los robots.
2. Conocer caracteristicas que debe de cumplir los diferentes elementos que controlan el movimiento de un robot o sistema robotizado.
3. Conocer las diferentes partes moviles que intervienen en el movimiento de un robot.
4. conocer los diferentes tipos de efectores finales los cuales determinan que tipo de tarea puede efectuar un robot.
5. Conocer los diferentes tipos de manipuladores los cuales determinan el grado de destreza que puede tener un robot cuando manipule un objeto.
6. Diferenciar que tipo de coordenadas se debe de aplicar cuando se determina el tipo de movimiento de un robot.
2.1 Morfología del Robot
Características Morfológicas: se describen las características más relevantes propias de los robots y se proporcionan valores concretos de las mismas, para determinados modelos y aplicaciones.
Figura 1. Modelos y aplicaciones de un robot
Grados de libertad: Son los parámetros que se precisan para determinar la posición y la orientación del elemento terminal del manipulador. También se pueden definir los grados de libertad, como los posibles movimientos básicos (giratorios y de desplazamiento) independientes. En la imagen se muestra el esquema de un robot de estructura moderna con 6 grados de libertad; tres de ellos determinan la posición en el espacio del aprehensor (q1, q2 y q3) y los otros 3, la orientación del mismo (q4, q5 y q6).
Un mayor numero de grados de libertad conlleva un aumento de la flexibilidad en el posicionamiento del elemento terminal. Aunque la mayoría de las aplicaciones industriales requieren 6 grados de libertad, como las de la soldadura, mecanizado y palatización, otras más complejas reciben un numero mayor, tal es el caso en las labores de montaje. Tareas más sencillas y con movimientos mas limitados, como las de la pintura y palatización, suelen exigir 4 o 5 grados de libertad.
Zonas de trabajo y dimensiones del manipulador: Las dimensiones de los elementos del manipulador, junto a los grados de libertad, definen la zona de trabajo del robot, característica fundamental en las fases de selección e implantación del modelo adecuado.
La zona de trabajo se subdivide en áreas diferenciadas entre sí, por la accesibilidad especifica del elemento terminal (aprehensor o herramienta), es diferente a la que permite orientarlo verticalmente o con el determinado ángulo de inclinación.
También queda restringida la zona de trabajo por los limites de giro y desplazamiento que existen en las articulaciones.
Capacidad de carga: El peso, en kilogramos, que puede transportar la garra del manipulador recibe el nombre de capacidad de carga. A veces, este dato lo proporcionan los fabricantes, incluyendo el peso de la propia garra. En modelos de robots indústriales, la capacidad de carga de la garra, puede oscilar de entre 205kg. y 0.9Kg. La capacidad de carga es una de las características que más se tienen en cuenta en la selección de un robot, según la tarea a la que se destine. En soldadura y mecanizado es común precisar capacidades de carga superiores a los 50kg.
2.2 Exactitud y Repetibilidad :
1. La resolución: el uso de sistemas digitales, y otros factores que sólo son un número limitado de posiciones que están disponibles. Así el usuario ajusta a menudo las coordenadas a la posición discreta más cercana.
2. La cinemática el error modelado: el modelo de la cinemática del robot no empareja al robot exactamente. Como resultado los cálculos de ángulos de la juntura requeridos contienen un error pequeño.
3. Los errores de la calibración: la posición determinada durante la calibración puede estar apagada ligeramente, mientras se esta produciendo un error en la posición calculada.
4. Los errores del azar: los problemas se levantan conforme el robot opera. Por ejemplo, fricción, torcimiento estructural, la expansión termal, la repercusión negativa / la falla en las transmisiones, etc. pueden causar las variaciones en la posición.
La Exactitud de punto:
1. Cómo el robot consigue al punto deseado
2. Esto mide la distancia entre la posición especificada, y la posición real del efector de extremo de robot.
3. La Exactitud de punto es más importante al realizar fuera de la línea programando, porque se usan las coordenadas absolutas.
1. Cómo el movimiento del robot es a la misma posición como el mismo movimiento hecho antes.
2 Una medida del error o variabilidad al alcanzar repetidamente para una sola posición.
3 Éste sólo es el resultado de errores del azar
4 La repetibilidad de punto es a menudo más pequeña que la exactitud.
Figura 2. Resolucion en el punto destino de un robot
Figura 3. Exactitud de un manipulador de robot
en una situación ideal el manipulador prodria para en un punto especifico, la exactitud podria ser la mitad del control de resolucion este podria ser la division de trabajo mas pequeña que podria ser dividida ( resolucion de los componentes digitales). La Cinemática de punto y errores de la calibración son básicamente el cambio en los puntos en el espacio de trabajo que produce un error `E '. Típicamente las característica técnicas del vendedor asumen esa calibración y los errores modelados son cero.
Figura 4. Error en la ubicación de un manipulador
Figura 5. Distribución normal de error de la posición del robot
Puntos en que los cálculos fundamentales son mostrados en la siguiente firgura.
Figura 6. Repetibilidad y exactitud de la posición espacial
Precisión en la repetibilidad: esta magnitud establece el grado de exactitud en la repetición de los movimientos de un manipulador al realizar una tarea programada.
Dependiendo del trabajo que se deba realizar, la precisión en la repetibilidad de los movimientos es mayor o menor. Así por ejemplo, en labores de ensamblaje de piezas, dicha característica ha de ser menor a +-0.1mm. En soldadura, pintura y manipulación de piezas, la precisión en la repetibilidad esta comprendida entre 1 y 3mm y en las operaciones de mecanizado, la precisión ha de ser menor de 1mm.
La Resolución del mando : la resolución espacial es el incremento más pequeño de movimiento en que el robot puede dividir su volumen de trabajo. La resolución espacial depende de dos factores: los sistemas que controlan la resolución y los robots las inexactitudes mecánicas. Es más fácil de conceptuar estos factores por lo que se refiere a un robot con 1 grado de libertad.
Control de la resolución: es determinado por el sistema de mando de posición del robot y su sistema de medida de regeneración. Es la habilidad de los controladores de dividir el rango total de movimiento para la juntura particular en incrementos individuales que pueden dirigirse en el controlador. Los incrementos a veces son llamados el direccionamiento parte. La habilidad de dividir el rango de la juntura en los incrementos depende de la capacidad de almacenamiento en la memoria de mando. El número de incrementos separados, identificables (el direccionamiento apunta) para un eje particular es:
numero de incrementos = 2(exp)n.
Por ejemplo - Un robot con 8 la resolución de mando de extremo puede dividir un rango del movimiento en 256 posiciones discretas. La resolución del mando es sobre (el rango de movimiento) /256. Los incrementos casi siempre son uniformes e igual. Si las inexactitudes mecánicas son despreciables, la Exactitud = el Mando Resolución/2
Velocidad: En muchas ocasiones, una velocidad de trabajo elevada, aumenta extraordinariamente el rendimiento del robot, por lo que esta magnitud se valora considerablemente en la elección del mismo. En tareas de soldadura y manipulación de piezas es muy aconsejable que la velocidad de trabajo sea alta. En pintura, mecanizado y ensamblaje, la velocidad debe ser media e incluso baja. Coordenadas de los movimientos: la estructura del manipulador y la relación entre sus elementos proporcionan una configuración mecánica, que da origen al establecimiento de los parámetros que hay que conocer para definir la posición y orientación del elemento terminal. Fundamentalmente, existen cuatro estructuras clásicas en los manipuladores, que se relacionan con los correspondientes modelos de coordenadas, en el espacio y que se citan a continuación:
1.Cartesianas.
2.Cilíndricas.
3.Polares.
4.Angulares.
Los Brazos de Robot : Los tipos de la juntura Típicos son como los que se muestran en la figura siguiente.
Figura 7 . Varios tipos de articulaciones utilizadas en robots.
1. Rotación, junturas rotatorias a menudo manejadas por los motores eléctricos y cadena / el cinturón / las transmisiones del motor, o por los cilindros hidráulicos y palancas.
2. Prismático - junturas del deslizador en que el eslabón se apoya en un deslizador llevar lineal, y linealmente actúa por los tornillos de la pelota y motores o cilindros.
Las configuraciones Básicas son:
Figura 8. Volúmenes de trabajo de diviersas anatomias de robot, a) polar, b) cilindrica y c) cartesiana.
1. Cartesiano / Rectilíneo: el posicionando se hace en el espacio de trabajo con las junturas prismáticas. Esta configuración se usa bien cuando un espacio de trabajo es grande y debe cubrirse, o cuando la exactitud consiste en la espera del robot.
2. Cilíndrico: el robot tiene un movimiento de rotación sobre una base, una juntura prismática para la altura, y una juntura prismática para el radio. Este robot satisface bien a los espacios de trabajo redondos.
3. Esférico: dos junturas de rotación y una juntura prismática permiten al robot apuntar en muchas direcciones, y entonces extiende la mano a un poco de distancia radial.
4. Articulado / Articulado Esférico / Rotación: el robot usa 3 junturas de rotación para posicionar el robot. Generalmente el volumen de trabajo es esférico. Estos tipos de robots, la mayoría se parecen al brazo humano, con una cintura, el hombro, el codo, la muñeca.
5. Scara (el Brazo de Complacencia Selectivo para el ensamble) - Este robot conforma a las coordenadas cilíndricas, pero el radio y la rotación se obtiene por uno o dos eslabones del planar con las junturas de rotación.
Figura 9. Configuración basica de junturas
Tipo de actuadores: Los elementos motrices que generan el movimiento de las articulaciones pueden ser, según la energía que consuman, de tipo hidráulico, neumático o eléctrico. Los actuadores de tipo hidráulico se destinan a tareas que requieren una gran potencia y grandes capacidades de carga. Dado el tipo de energía que emplean, se construyen con mecánica de precisión y su coste es elevado. Los robots hidráulicos, se diseñan formando un conjunto compacto la central hidráulica, la cabina electrónica de control y el brazo del manipulador.
La energía neumática dota a sus actuadores de una gran velocidad de respuesta, junto a un bajo coste, pero su empleo esta siendo sustituido por elementos eléctricos. Los motores eléctricos, que cubren la gama de media y baja potencia, acaparan el campo de la Robótica, por su gran precisión en el control de su movimiento y las ventajas inherentes a la energía eléctrica que consumen.
Programabilidad: La inclusión del controlador de tipo microelectrónica en los robots industriales, permite la programación del robot de muy diversas formas.
Programacion del espacio de trabajo: en general, los modernos sistemas de robots admiten la programación manual, mediante un modulo de programación. La programación gestual y textual, controlan diversos aspectos del funcionamiento del manipulador:
-Control de la velocidad y la aceleración.
-Saltos de programa condicionales.
-Temporizaciones y pausas.
-Edición, modificación, depuración y ampliación de programas.
-Funciones de seguridad.
-Funciones de sincronización con otras maquinas.
-Uso de lenguajes específicos de Robótica.
2.3 Estructura Mecánica de un Robot: un robot esta formado por los siguientes elementos, estructura mecánica, transmisiones, sistema de accionamiento, sistema sensorial, sistema de control y elementos terminales. Aunque los elementos empleados en los robots no son exclusivos de estos (maquinas herramientas y otras muchas maquinas emplean tecnologías semejantes), las altas prestaciones que se exigen a los robots han motivado que en ellos se empleen elementos con características especificas. Mecánicamente, un robot esta formado por una serie de elementos o eslabones unidos mediante articulaciones que permiten un movimiento relativo entre cada dos eslabones consecutivos. La constitución física de la mayor parte de los robots industriales guarda cierta similitud con la anatomía del brazo humano, por lo que en ocasiones, para hacer referencia a los distintos elementos que componen el robot, se usan términos como cuerpo, brazo, codo y muñeca.
Sistemas de Robots básicos
1. La estructura: la estructura mecánica (los eslabones, base, etc). Esto exige mucha masa, para proporcionar la rigidez bastante estructural para asegurar la exactitud mínima bajo las cargas útiles variadas.
2. Actuadores: Los motores, los cilindros, etc., las junturas del robot. Esto también podría incluir los mecanismos para una transmisión, etc.,
3. Control a la Computadora - Esta computadora une con el usuario, y a su vez los mandos las junturas del robot.
4. El extremo de Brazo que labora con herramienta (EOAT): La programación que proporciona el usuario se diseña para las tareas específicas.
5. Enseñe la pendiente: Un método popular para programar el robot. Esto es que una mano pequeña contiene un dispositivo que puede dirigir movimiento del robot, los puntos de registro en las sucesiones de movimiento, y comienza la repetición de sucesiones. Las pendientes más prolongadas incluyen más funcionalidad.
Figura 10. Estructura de los componentes de un robot
El movimiento de cada articulación puede ser de desplazamiento, de giro, o de una combinación de ambos. De este modo son posibles los seis tipos diferentes de articulaciones.
Cada uno de los movimientos independientes que puede realizar cada articulación con respecto a la anterior, se denomina grado de libertad. El numero de grados de libertad del robot viene dado por la suma de los grados de libertad de las articulaciones que lo componen. Puesto que, como se ha indicado, las articulaciones empleadas son únicamente las de rotación y prismática con un solo grado de libertad cada una, el numero de grados de libertad del robot suele coincidir con el numero de articulaciones de que se compone.
El empleo de diferentes combinaciones de articulaciones en un robot, da lugar a diferentes configuraciones, con características a tener en cuenta tanto en el diseño y construcción del robot como en su aplicación. Las combinaciones más frecuentes son con tres articulaciones y que son las más importantes a la hora de posicionar su extremo en un punto en el espacio.
Puesto que para posicionar y orientar un cuerpo de cualquier manera en el espacio son necesarios seis parámetros, tres para definir la posición y tres para la orientación, si se pretende que un robot posicione y oriente su extremo (y con el la pieza o herramienta manipulada) de cualquier modo en el espacio, se precisara al menos seis grados de libertad.
En la practica, a pesar de ser necesarios los seis grados de libertad comentados para tener total libertad en el posicionado y orientación del extremo del robot, muchos robots industriales cuentan con solo cuatro o cinco grados de libertad, por ser estos suficientes para llevar a cabo las tareas que se encomiendan.
Existen también casos opuestos, en los que se precisan mas de seis grados de libertad para que el robot pueda tener acceso a todos los puntos de su entorno. Así, si se trabaja en un entorno con obstáculos, el dotar al robot de grados de libertad adicionales le permitirá acceder a posiciones y orientaciones de su extremo a las que, como consecuencia de los obstáculos, no hubieran llegado con seis grados de libertad. Otra situación frecuente es dotar al robot de un grado de libertad adicional que le permita desplazarse a lo largo de un carril aumentando así el volumen de su espacio al que puede acceder.
Cuando el numero de grados de libertad del robot es mayor que los necesarios para realizar una determinada tarea se dice que el robot es redundante.
Condiciones básicas: los eslabones son los miembros estructurales sólidos de un robot, y las junturas son los acoplamientos movibles entre ellos.
El grado de Libertad; Cada juntura en el robot introduce un grado de libertad. Cada grado de libertad puede ser un deslizador, el tipo rotatorio, u otro de actuador. Los robots tienen 5 o 6 grados de libertad típicamente. 3 de los grados de libertad permiten el posicionamiento en 3D espacio, mientras el otro se usan 2 o 3 para la orientación del efector del extremo. 6 grados de libertad son bastante para permitir al robot alcanzar todas las posiciones y orientaciones en 3D espacio. 5 grados de libertad requiere una restricción a 2D espacio, el resto limita las orientaciones. Normalmente se usan 5 grados de libertad por ocuparse de herramientas como los soldadores del arco.
La orientación Eslabón: básicamente, si la herramienta se sostiene a una posición fija, la orientación determina qué dirección puede apuntarse. El rollo, diapasón y guiñada son los elementos de la orientación comunes usadas. Mirando la figura de bajo serán obvios que la herramienta puede posicionarse a cualquier orientación en el espacio.
Figura 11. Orientación de eslabon en el espacio
Los elementos de la posición: la herramienta, sin tener en cuenta la orientación, puede moverse a varias posiciones en el espacio. Se satisfacen las varias geometrías del robot a las geometrías de trabajo diferentes.
El Punto de Centro de herramienta (TCP) : el punto de centro de herramienta se localiza en el robot, la herramienta. Típicamente el TCP se usa al referirse a la posición de los robots, así como el punto focal de la herramienta. (Por ejemplo el TCP podría estar en la punta de una antorcha de la soldadura) El TCP puede especificarse en el cartesiano, cilíndrico, esférico, etc., coordenadas que dependen del robot. Cuando se cambian las herramientas que nosotros reprogramaremos a menudo el robot para el TCP.
Figura12. Punto de centro de herramienta (TCP).
El espacio de trabajo - El robot tiende a tener una geometría fija, y limitada. El espacio de trabajo es el límite de posiciones en espacio que el robot puede alcanzar. Para un robot cartesiano (como una grúa arriba) los espacios de trabajo podrían ser un cuadrado, para los robots más sofisticados los espacios podrían ser de una forma esferica.
Figura 13. Espacio de trabajo de un robot
La velocidad: se refiere a la velocidad máxima que es lograble por el TCP, o por las junturas individuales. Este número no es exacto en la mayoría de los robots, y variará encima del espacio de trabajo como la geometría del robot cambia (y de los efectos dinámicos). El número reflejará a menudo la velocidad más segura máxima posible. Algunos robots permiten el máximo tasa de la velocidad (100%) para ser aprobado, pero debe tenerse con él, gran cuidado.
La carga útil: indica la masa máxima que el robot puede alcanzar antes de cualquier fracaso de los robots, o pérdida dramática de exactitud. Es posible exceder la carga útil máxima, y todavía tiene el robot, que operar, pero esto no se aconseja. Cuando el robot está acelerando rápidamente, la carga útil debe estar menos de la masa máxima. Esto es afectado por la habilidad de agarrar la parte firmemente, así como la estructura del robot, y el actuador. El extremo de brazo al laborar con herramienta debe ser considerado parte de la carga útil. La carga útil siempre se especifica como un valor máximo, esto puede estar antes del fracaso, o más normalmente, antes de la pérdida de la actuación seria.
2.4 Las consideraciones Estáticas:
1. La gravedad que efectúa causa desviación descendente del brazo y sistemas de apoyo
2. Manejo a menudo de cubiertas, las cuales pueden traer cantidades notables de lentitud (la repercusión negativa) esa causa que posiciona los errores
3. El trabajo de la juntura - cuando se usan miembros rotatorios largos en un sistema de esfuerzos se tuercen bajo la carga
4. Los efectos termales - la temperatura modifica las dimensiónales en el manipulador.
Elementos Terminales: elementos terminales o efectores finales, para las aplicaciones industriales, las capacidades del robot básico deben aumentarse por medio de dispositivos adicionales. Podríamos denominar a estos dispositivos como los periféricos del robot, incluyen el herramental que se une a la muñeca del robot y a los sistemas sensores que permiten al robot interactuar con su entorno.
Configuracion de estructuras.: en robótica, el termino de efector final se utiliza para describir la mano o herramienta que esta unida a la muñeca. El efector final representa el herramental especial que permite al robot de uso general realizar una aplicación articular. Este herramental especial debe diseñarse específicamente para la aplicación.
Los efectores finales pueden dividirse en dos categorías: pinzas y herramientas. Las pinzas se utilizarían para tomar un objeto, normalmente la pieza de trabajo, y sujetarlo durante el ciclo de trabajo del robot. Hay una diversidad de métodos de sujeción que pueden utilizarse, además de los métodos mecánicos obvios de agarrar la pieza entre dos o más dedos. Estos métodos suplementarios incluyen el empleo de casquetes de sujeción, imanes, ganchos, y cucharas.
Figura 14. Efectores finales en un robot.
Una herramienta se utilizaría como efector final en aplicaciones en donde se exija al robot realizar alguna operación en una pieza de trabajo. Estas aplicaciones incluyen la soldadura por puntos, la soldadura por arco, a la pintura por pulverización y las operaciones de taladro. En cada caso, la herramienta particular esta unida a la muñeca del robot para realizar la operación. Se puede establecer una clasificación de los elementos terminales atendiendo así si se trata de un elemento de sujeción o de una herramienta. Los primeros se pueden clasificar según el sistema de sujeción empleado.
Tabla I. Herramientas terminales para robots.
Herramientas terminales para robots.
Tipo de herramienta Comentarios
Fresa-lija
Cañón de agua a presión Dos electrodos que se cierran sobre la pieza de soldar
Para corte de materiales
Figura 15. Herramientas terminales de un robot.
Los elementos de sujeción se utilizan para agarrar y sostener los objetos y se suelen denominar pinzas. Se distingue entre las que utilizan dispositivos de agarre mecánico y las que utilizan algún otro tipo de dispositivo (ventosas, pinzas magnéticas, adhesivas, ganchos,etc.) En la elección o diseño de una pinza se han de tener en cuenta diversos factores. Entre los que afectan al tipo de objeto y de manipulación a realizar destacan el peso, la forma, el tamaño del objeto y la fuerza que es necesario ejercer y mantener para sujetarlo. Entre los parámetros de la pinza cabe destacar su peso (que afecta a las inercias del robot), el equipo de accionamiento y la capacidad de control.
El accionamiento neumático es él mas utilizado por ofrecer mayores ventajas en simplicidad, precio y fiabilidad, aunque presenta dificultades de control de posiciones intermedias. En ocasiones se utilizan accionamientos de tipo eléctrico.
En la pinza se suelen situar sensores para detectar el estado de la misma (abierto o cerrado). Se pueden incorporar a la pinza otro tipo de sensores para controlar el estado de la pieza, sistemas de visión que incorporen datos geométricos de los objetos, detectores de proximidad, sensores fuerza par, etc.
Existen ciertos elementos comerciales que sirven de base para la pinza, siendo posible a partir de ellos diseñar efectores validos para cada aplicación concreta. Sin embargo, en otras ocasiones el efector debe ser desarrollado íntegramente, constituyendo un coste un porcentaje importante dentro del total de la aplicación. En muchas ocasiones el robot ha de realizar operaciones que no consisten en manipular objetos, si no que implica el uso de una herramienta. Aparte de estos elementos de sujeción y herramientas mas o menos convencionales, existen interesantes desarrollos e investigaciones, muchos de ellos orientados a la manipulación de objetos complicados y delicados. Por ejemplo pinzas dotadas de tacto.
Extremo de brazo que labora con herramienta:
El manipulador universal bien conocido - la mano humana
Las clasificaciones útiles son:
Manipuladores : Múltiple / solo , interior / externo
Las herramientas : Dócil , El contacto El no contacto
El final del brazo se labora con herramienta se compra típicamente separadamente, o es construido por encargo.
Figura 16. Manipuladores para robot
• Los factores Típicos son:
1. El trabajo de la pieza al ser manejada
1. Calcula las dimensiones
3. Procesa la geometría
4. Las tolerancias geométricas
5. Potencial para el daño de la parte
2. Actuadores
3. El imán
3. Fuente del extremo
1. Eléctrico
2. Neumático
3. Hidráulico
4. Rango para el grado de fuerza aplicable
1. Masa del objeto
3. Coeficiente de fricción entre el manipulador y parte
4. Las aceleraciones máximas durante el movimiento
5. Posicionando
1. Longitud del manipulador
2. Exactitud del robot y la repetibilidad
3. Tolerancias
1. Número de ciclos requirió
2. El uso de componentes de uso separados
3. El plan para el mantenimiento
2. La humedad
3. La suciedad, los corrosivos, etc.,
8. Protección de temperatura
1. Los escudos de calor
2. Los dedos más largos
3. El sistema refrescante separado
4. El calor de los materiales resistentes
9. Los materiales
1. Fuerte, rígido, durable
2. Esfuerzo continuo
3. El costo y facilidad de fabricación
4. El coeficiente de fricción
5. conveniente para el ambiente
10. Otros puntos
1. Dedos intercambiables
2. Diseño de las normas
3. Montar una base plato en el robot
4. El manipulador bastante flexible para acomodar el cambio de plan de producto
Criterio típico es:
1. El peso bajo para permitir tener un manejo de la carga más útil, aumento de las aceleraciones, tiempo de ciclo en disminución.
2. Dimensiones mínimas dispuestas por el tamaño de la pieza de trabajo, y despachos de aduanas de área de trabajo.
3. El rango más ancho de partes de acomodó usando las inserciones, y los movimientos ajustables.
4. La rigidez para mantener la exactitud del robot y reducir las vibraciones.
5. La fuerza máxima solicitante; la seguridad y prevenir el daño a los productos.
6. La fuente de poder debe estar prontamente disponible para el robot.
7. El mantenimiento debe ser fácil y rápido.
8. Formas de seguridad para que el material no se deje caer cuando falte la fuente de poder.
2.5 Otros puntos del plan avanzados:
1. Asegurar el centro de la parte que se centra cerca del robot para reducir los efectos inerciales. Análisis del peor daño causado al producto que seguramente está entre los puntos de contacto.
Figura 17. Puntos de contacto.
2. Sosteniendo las presiones y la fuerza, es difícil de controlar, intente estar de acuerdo con las partes rasgos o formas
Figura 18. Sosteniendo un objeto
1. La calibración puede ayudar al trabajo de la guía en las condiciones de alineación.
2. Los sensores en el extremo se pueden verificar para las partes en el manipulador, etc.,
3. Los manipuladores deben tolerar la variación en la posición de trabajo con los rasgos de alineación de la parte.
4. Pueden usarse los cambiadores del manipulador para hacer multifunctional al robot .
5. Las cabezas del extremo múltiples permiten para un robot realizar muchas tareas diferentes sin un cambio de extremo.
6. El plan para levantamiento rápido o intercambio de labores con herramienta requiriendo un número pequeño de herramientas (los tirones, los destornilladores, etc.).
7. Procure tener clavijas, y otros rasgos para llevar a la alineación rápida cuando el manipulador cambie.
8. Use los mismos broches cuando sea posible.
9. Elimine las esquinas afiladas / los bordes para reducir el uso en las mangas, los alambres, etc.
10. Hacer bastante flojo y flexibles los cables para el rango lleno de movimiento.
11. Use materiales ligeros, y taladre fuera de los marcos cuando sea posible.
12. Use las capas duras, o las inserciones para proteger los materiales del manipulador.
13. Examine las alternativas
14. El extremo debe reconocerse como un cuello de botella potencial, y dado al esfuerzo del plan extra.
15. Considere la suciedad.
16. El movimiento en exceso de peso fuera de la punta del manipulador hacia el robot.
2.5.1 Tipos de Manipuladores: un manipulador es específicamente un mecanismo mecánico y actuador.
Figura 19. Configuración basica de manipuladores
2.5.2 Los dedos de manipuladores se diseñan :
1. Físicamente el compañero con la parte, para un asimiento bueno
2. Análisis de aplicación de suficiente fuerza a la parte para prevenir resbalones
Los Movimientos de manipulador de los dedos
1. - Montando sobre un eje (a menudo usa las uniones giratorias)
2. - Lineal o movimiento translacional (a menudo usa rumbos lineales y actuadores)
Los mecanismos Típicos
1. - Actuador de la unión
2. - La leva
3. - El tornillo
4. - Polea
5. - El diafragma
Figura 20. Mecanismo de manipulador de dedos actuado con cilindro neumatico
2.5.3 Los manipuladores de vacío: pueden usarse los puntos de succión como tazas para agarrar las superficies llanas grandes.
Las tazas son:
1. Típicamente hecho de caucho suave o plástico
2. Típicamente con las formas ovales
Un pistón ópera la bomba del vacío (puede dar un vacío alto), o una válvula de venturi (más simple) puede usarse para generar el vacío.
Las superficies deben ser grandes, lisas, limpias. La fuerza de una taza de la succión depende del área eficaz del vacío y la diferencia en el vacío, y presiones atmosféricas.
1. - Exige sólo una superficie de una parte.
2. - Una presión uniforme puede distribuirse encima de alguna área, en lugar de ser concentrada; en un punto.
3. - El manipulador es de peso ligero .
4. - Pueden usarse muchos tipos diferentes de materiales.
1. La fuerza máxima está limitada por el tamaño de las tazas de la succión
2. Al posicionar pueden ser algo inexactos
3. Tiempo puede necesitarse para el vacío
Manipuladores magnéticos:
Puede usarse con materiales férreos
Los Electroimanes de punto:
1. Fácil controlar, requiere un suministro de voltaje
2. Puede invertirse la polaridad en el imán cuando se suelta para invertir el magnetismo residual
Los imanes Permanentes:
1. El poder externo no se requiere
2. Un mecanismo exige separar las partes del imán al soltar
3. Bueno para ambientes que son sensibles a las chispas
1. La variación en parte el tamaño puede tolerarse.
2. La habilidad de ocuparse de partes de metal.
3. La recogida cronometra rápidamente.
4. Requiere sólo una superficie por agarrar.
5. Puede recoger la hoja de la cima de una pila.
1. Magnetismo residual que permanece en la pieza de trabajo
2. El posible desprendimiento lateral
Manipulador adhesivo: puede ocuparse de tejidos y otros materiales ligeros. Estos manipuladores son básicamente una superficie pegajosa en el extremo del robot. Como el manipulador adhesivo se usa repetidamente, pierde la tenacidad, pero un rollo de la cinta puede usarse para refrescarse la superficie pegajosa.
Manipulador que ensancha: algunas partes tienen cavidades sin substancia que pueden usarse para ser ventajoso el agarre. Una ampolla puede insertarse en una parte. Esto forma un poco de fricción entre los dos, y permite la manipulación.
Figura 21. Manipuladores que ensanchan
También pueden usarse los manipuladores que ensanchan al agarrar externamente.
Otros tipos de Manipuladores: el manipulador serpiente, la mayoría de los manipuladores se venden con las monturas para que puedan quitarse los dedos y reemplazarse. Pueden diseñarse los dedos de manipulador para reducir los problemas de agarre.
Figura 22. Ejemplo de manipuladores para robot
Los Manipuladores diestros : la Corporación de Investigación de robótica es un proveedor principal de manipuladores de robots de tecnología avanzados y productos de control. Mecanismos patentado y tecnologías de control permanecen a la vanguardia de sistemas del manipuladores mundiales.
El K-1207i, es un robot de 7 grados de libertad, cinematicamente el manipulador es repetitivo. Los manipuladores son más ligeros eléctricamente, los brazos del robot estan disponibles para un alcance dado y una carga útil. Por ejemplo, este K-1207i, ofrece unas 50 pulgadas de alcance y un 35lb de carga continua minima, y una carga útil de 155lbs como maxima. Es la carga útil que representa la carga máxima de que el sistema puede ocuparse en cualquier brazo propuesto, indefinidamente. La capacidad de carga útil aumenta considerablemente como la carga útil se manipula más cerca al corazon del trabajo o cuando la influencia y algoritmos de distribución de torque son empleados.
Figura 23. Manipulador diestro
La cinematica de los robots repetitivos, eléctricos ofrecen los anchos de banda altos fuerzan el control, inaudito ' humano, las capacidades de manipulacion con un grado muy alto de precisión en un equipo ligero y compacto. Los siete grados normales de libertad en que se construyen las configuraciones de los manipuladores, en una familia de actuadores modulares que cubre una amplia gama de capacidades del torque.
Los rasgos de esta tecnología incluyen:
La destreza : Los manipuladores de RRC son cinematicamente redundante, mientras incorporando siete o más grados de libertad dispuestos en un brazo. En combinación, estos 7 - la geometría de DOF despliega el nivel más alto de destreza disponible hoy en dia. Este tipo de brazo puede posicionar y puede orientar un efector del extremo a lo largo de una esfera completa, con un rango infinito posición del brazo. Además, esta topologia permite a el brazo desplegar sólidamente, un rasgo explotable en funcionamientos que requieren la manipulación a través de sub elevaciones, así como disminuir los requisitos de almacenaje cuando el esta operando en espacios estrechos. Mientras pueden producirse manipuladores con menos grados de libertad usando nuestro mismo juego normal de módulos, el aumento en la destreza de manipuladores repetitivos es sumamente beneficioso en muchas aplicaciones.
Torque - la Vuelta de control del Servo: Los manipuladores utilizan un torque patentado los servos de vuelta controlan el sistema. Los más profundos servos controlan que la vuelta es una vuelta de torque. Un semiconductor de medida de tensión en serie incorporado en cada actuador de la juntura se emplea para medir y controlar el torque de rendimiento de juntura. El Torque varía los anchos de banda, mientras dependiendo del actuador clasifican según su tamaño, la frecuencia que va de 40 a 60Hz. Además de controlar la dinámica del actuador y la fricción de juntura, estas vueltas del torque pueden utilizarse con los algoritmos de control de impedancia para lograr el ancho de banda sumamente alto y asi fuerce el control a la herramienta sin necesidad de hardware adicional.
2.6 La Construcción del Brazo modular : Los mecanismos manipuladores modulares. En este proyecto, cada módulo de la juntura contiene un motor de DC, componente de motor reductor de paso fijo, armónico, los rumbos del eje sellados, maneja posición de rendimiento y transductores de torque, todo integrado en una estructura de aluminia ligera.
Cada módulo de juntura se une a sus módulos adyacentes para la rápida actuación de las tareas en el espacio de trabajo. Dos módulos adyacentes pueden ser mecánicamente los desacopladores en segundos que facilitan el mantenimiento.
Esta construcción modular permite configuraciones de manipulador que cubren un rango amplio de tamaños, cargas útiles y configuraciones de cinemática para aplicaciones diferentes, utilizando todos los componentes normales. Todos los módulos de un tamaño particular son internamente idénticos. La diferencia entre un módulo de rollo y un módulo de diapasón, por ejemplo, simplemente son las adaptaciones entre sus junturas adyacentes. Además, seleccionando las proporciones de trabajo armónicas diferentes y bobinados de motor, el torque y velocidad de un paquete de actuador puede acoplarse a la aplicación.
Figura 24. Manipuladores en topologia modular con resolucion retroalimentada
La precisión: con una carga útil fija, los manipuladores permiten el lujo de la repetibilidad de posicionamiento bueno de 0.05mm, de desviación normal, una vez el sistema ha logrado el equilibrio terminal. El K-2107HR, de unos 2 metros de longitud de brazo con 7 grados de libertad, esta perfeccionado para posicionar por medio de resolución retroalimentada, proporciona una repetibilidad de medición de 0.013mm.
Figura 25. Configuraciones del Manipulador normales
código se proporciona en la forma de biblioteca modular la fuente para los procedimientos nivelados más altos. Se mantienen una descripción, documentación de la interface y un prototipo cada procedimiento en la biblioteca. Esto le da la libertad completa al cliente para agregar las nuevas capacidades, modifica las capacidades existentes o cambia la estructura del sistema sin tener que volver a escribir el software de control totalmente.
Los manipuladores diestros de Investigación de robótica se han adoptado como en la investigación en el hombre - los telerobots equivalentes para NASA y NASA Motor de reacción Propulsión Laboratorio, el Instituto Nacional americano de Tecnología y Normas, el Laboratorio Nacional, y utilizado tambien por las compañías aerospaciales.

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