Presentacin de PowerPoint

ROBOTICA Universidad de Defensa de Honduras

Introduccin a la Robtica

2Antecedentes HistricosA lo largo de la historia, el hombre se ha fascinado por maquinas y dispositivos capaces de imitar las funciones y los movimientos de los seres vivos. Los griegos tenan una palabra especifica para denominar a estas maquinas, Automatos.De esta palabra deriva la actual autmata. Antecedentes HistricosAmenhotep construye una estatua de Memon rey de Etiopa, que produca sonidos al ser tocada por los rayos del sol.Archytar de Tarento construye un pichn de madera suspendido en u pivote, el cual rotaba con un surtidor de agua o vapor.

Antecedentes HistricosMecanismos animados de Hern de Alejandra (85 d.c)

Antecedentes HistricosDiversos aparatos como el Hombre de Hierro de Alberto Magno (1204).La Cabeza Parlante de Roger Bacon (1214), fueron construidos.El Gallo de Estrasburgo fue creado. Formaba parte de la torre del reloj de la catedral de Estrasburgo. Al dar la hora mova las alas y el pico.

Antecedentes HistricosEn el siglo XV, Leonardo Da Vinci construy para el rey Luis XII de Francia un Len mecnico que mostraba el escudo de armas en su pecho. Durante este siglo se construy el Hombre de Palo, por Juanelo de Turriano, para el rey de Espaa. Este autmata mova la cabeza, ojos y extremidades.

Antecedentes HistricosJaques Vaucanson , creador del primer telar mecnico, construy un pato mecnico que poda graznar, comer y digerir los alimentos. Tambin creo un flautista capaz de interpretar algunas melodas.En 1769, Kempeler construy un mecanismo que le permita simular un autmata que jugaba ajedrez.Pierre Jaquet Droz y sus hijos desarrollaron varios autmatas capaces de escribir y dibujar (1772) y de tocar melodas en un rgano (1773).

Antecedentes HistricosJacquard crea un telar con soporte de tarjetas perforadas, lo que permita cambiar el tipo de tejido que se realizaba.

Qu es la Robtica?La robtica es la ciencia y la tecnologa de los robots. Se ocupa del diseo, manufactura y aplicaciones de los robots.La robtica es un concepto de dominio pblico. La mayor parte de la gente tiene una idea de lo que es la robtica, sabe sus aplicaciones y el potencial que tiene; sin embargo, no conocen el origen de la palabra robot, ni tienen idea del origen de las aplicaciones tiles de la robtica como ciencia.La robtica como hoy en da la conocemos, tiene sus orgenes hace miles de aos. Nos basaremos en hechos registrados a travs de la historia, y comenzaremos aclarando que antiguamente los robots eran conocidos con el nombre de autmatas, y la robtica no era reconocida como ciencia, es ms, la palabra robot surgi mucho despus del origen de los autmatas.

10Qu es la Robtica?La robtica combina diversas disciplinas como ser: la mecnica, la electrnica, la informtica, la inteligencia artificial y la ingeniera de control. Otras reas importantes en robtica son el lgebra, y los autmatas programables.Automatizacin y RobticaLa automatizacin y la robtica son dos tecnologas estrechamente relacionadas en un contexto industrial podemos definir la automatizacin como una tecnologa que est relacionada con el empleo de sistemas mecnicos, electrnicos basados en computadoras en la operacin y control de la produccin.

Ejemplos de esta tecnologa son:Lneas de transferenciaMaquinas de montaje mecanizadoSistemas de control de realimentacin (aplicados a procesos industriales)Maquinas herramientas con control numrico yRobots

Automatizacin y RobticaEn consecuencia la robtica es una forma de automatizacin industrial.

Los tipos de Automatizacin son:Automatizacin fijaAutomatizacin programableAutomatizacin flexible

Automatizacin FijaCuando el volumen de produccin es muy alto y por tanto es adecuado para disear equipos especializados para procesar el producto (o un componente de un producto) con alto rendimiento y con elevadas tasas de produccin.

Automatizacin ProgramableSe emplea cuando el volumen de produccin es relativamente bajo y hay una diversidad de produccin a obtener.

Automatizacin FlexibleOtros trminos utilizados incluyen los sistemas de fabricacin flexible o (FMS) y los sistemas de fabricacin integrados por computadora. Es ms adecuado para el rango de produccin de volumen medio. Suelen estar constituidos por una serie de estaciones de trabajo. AutomatizacinUna caracterstica que distingue a la automatizacin programable de la automatizacin flexible es que con la primera los productos se obtienen en lotes, con la segunda diferentes productos pueden obtenerse al mismo tiempo en el mismo sistema de fabricacin.De los tres tipos de automatizacin, la robtica coincide ms estrechamente con la automatizacin programable.Un ROBOT industrial es una maquina programable de uso general que tiene algunas caractersticas antropomrficas o humanoides.

AutomatizacinUna caracterstica que distingue a la automatizacin programable de la automatizacin flexible es que con la primera los productos se obtienen en lotes, con la segunda diferentes productos pueden obtenerse al mismo tiempo en el mismo sistema de fabricacin.De los tres tipos de automatizacin, la robtica coincide ms estrechamente con la automatizacin programable.Un ROBOT industrial es una maquina programable de uso general que tiene algunas caractersticas antropomrficas o humanoides.

Qu es un Robot?La definicin oficial de un robot industrial se proporciona por la Robotics Industries Association (RIA)Un Robot Industrial es un manipulador multifuncional programable diseado para desplazar materiales, piezas herramientas o dispositivos especiales mediante movimientos programados variables para la ejecucin de una diversidad de tareas.

Esta definicin refuerza la conclusin de que los robots industriales deben clasificarse como una forma de automatizacin programable.Clasificacin de los RobotsLa potencia del software en el controlador determina la utilidad y flexibilidad del robot dentro de las limitantes del diseo mecnico y la capacidad de los sensores. Los robots han sido clasificados de acuerdo a su generacin, a su nivel de inteligencia, a su nivel de control, y a su nivel de lenguaje de programacin. Estas clasificaciones reflejan la potencia del software en el controlador, en particular, la sofisticada interaccin de los sensores.La Generacin de un Robotse determina por el orden histrico de desarrollos en la robtica. Cinco generaciones son normalmente asignadas a los robots industriales. La tercera generacin es utilizada en la industria, la cuarta se desarrolla en los laboratorios de investigacin, y la quinta generacin es un gran sueo.

1. Robots Play-Backlos cuales regeneran una secuencia de instrucciones grabadas, como un robot utilizado en recubrimiento por espray o soldadura por arco.Estos robots comnmente tienen un control de lazo abierto.

2. Robots Controlados por SensoresEstos tienen un control en lazo cerrado de movimientos manipulados, y hacen decisiones basados en datos obtenidos por sensores.

3. Robots Controlados por VisinDonde los robots pueden manipular un objeto al utilizar informacin desde un sistema de visin.

4. Robots Controlados AdaptablementeDonde los robots pueden automticamente reprogramar sus acciones sobre la base de los datos obtenidos por los sensores.

4. Robots con Inteligencia ArtificialDonde los robots utilizan las tcnicas de inteligencia artificial para hacer sus propias decisiones y resolver problemas.

Clasificacin de los RobotsLa Asociacin de Robots Japonesa (JIRA) ha clasificado a los robots dentro de seis clases sobre la base de su nivel de inteligencia:

1. Dispositivos de Manejo ManualControlados por una persona.

2. Robots de Secuencia ArregladaUn dispositivo que realiza las etapas sucesivas de una tarea de acuerdo a un mtodo predeterminado que no cambia-y es difcil de modificar.3. Robots de Secuencia VariableDonde un operador puede modificar la secuencia fcilmente.

4. Robots RegeneradoresDonde el operador humano conduce el robot a travs de la tarea.5. Robots de Control NumricoDonde el operador alimenta la programacin del movimiento, hasta que se ensee manualmente la tarea.

6. Robots InteligentesLos cuales pueden entender e interactuar con cambios en el medio ambiente.Los programas en el controlador del robot pueden ser agrupados de acuerdo al nivel de control que realizan.Nivel de Control1.- Nivel de inteligencia artificial,

Donde el programa aceptar un comando como "levantar el producto" y descomponerlo dentro de una secuencia de comandos de bajo nivel basados en un modelo estratgico de las tareas. Nivel de Control2.- Nivel de modo de control,

Donde los movimientos del sistema son modelados, para lo que se incluye la interaccin dinmica entre los diferentes mecanismos, trayectorias planeadas, y los puntos de asignacin seleccionados.Nivel de Control3.- Niveles de servosistemas,

Donde los actuadores controlan los parmetros de los mecanismos con el uso de una retroalimentacin interna de los datos obtenidos por los sensores, y la ruta es modificada sobre la base de los datos que se obtienen de sensores externos. Todas las detecciones de fallas y mecanismos de correccin son implementados en este nivel.Nivel de LenguajeEn la clasificacin final se considerara el nivel del lenguaje de programacin. La clave para una aplicacin efectiva de los robots para una amplia variedad de tareas, es el desarrollo de lenguajes de alto nivel. Existen muchos sistemas de programacin de robots, aunque la mayora del software ms avanzado se encuentra en los laboratorios de investigacin

Morfologa de un RobotUn robot esta formado por los siguientes elementos:

Estructura Mecnica,TransmisionesSistema de AccionamientoSistema SensorialSistema de ControlElementos terminalesMorfologa de un Robot

ESTRUCTURA MECANICA DE UN ROBOT

ESTRUCTURA MECANICA DE UN ROBOTMecnicamente, 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 constitucin fsica de la mayor parte de los robots industriales guarda cierta similitud con la anatoma del brazo humano, por lo que en ocasiones, para hacer referencia a los distintos elementos que componen el robot se usan trminos como: Cuerpo, brazo, codo y muecaESTRUCTURA MECANICA DE UN ROBOTEl movimiento de cada articulacin puede ser, de desplazamiento, de giro o una combinacin de ambos. De este modo son posibles los seis tipos diferentes de articulaciones que se muestran a continuacin ESTRUCTURA MECANICA DE UN ROBOT

Grados de LibertadCada uno de los movimientos independientes que puede realizar cada articulacin, se denomina GRADO DE LIBERTAD (GDL).El numero de grados de libertad del robot viene dado por la suma de los grados de libertad de las articulaciones que lo componen.Estructura Mecnica de un Robot

Estructura Mecnica de un Robot

Grados de LibertadLas Combinaciones mas frecuentes son:

Grados de LibertadConfiguraciones

Configuraciones CinemticasTres eslabones y dos articulaciones de un grado de libertad dan lugar a una misma cadena cinemtica.

Configuraciones CinemticasRobot CartesianoConfiguracin PPPCintura PrismticaHombro PrismticoCodo PrismticoVentajasMovimiento Lineal en tres dimensionesModelo Cinemtico sencilloEstructura RgidaPermite accionadores neumticos Puede cubrir grandes volmenes

DesventajasVolumen de trabajo menor que el volumen del robotSolo permite tareas superficialesSensible a la suciedad ambienteRobot Cartesiano

Configuraciones CinemticasRobot Antropomrfico ArticuladoConfiguracin RRRCintura rotacional, Hombro Rotacional Codo RotacionalVentajas:Mxima flexibilidad Volumen de trabajo mayor que el volumen del robotApto para entornos corrosivosPermite accionadores elctricos

Desventajas:Modelo cinemtico complejo (movimientos lineales)Configuraciones CinemticasRobot Antropomrfico o Articulado

Configuraciones CinemticasRobot SCARA (Selective Compliance Assembly Robot Arm)Configuracin RRPCintura Rotacional Hombro Rotacional Codo PrismticoVentajasVolumen de trabajo mayor que volumen del robotApto para tareas de MontajePermite Accionadores ElctricosVelocidad y Fuerza

DesventajasModelo cinemtico ComplejoSolo permite tareas superficialesSensible a la suciedad ambiente

Configuraciones CinemticasRobot SCARA (Selective Compliance Assembly Robot Arm)

Robot CilndricoConfiguracin RPPCintura RotacionalHombro PrismticoCodo PrismticoVentajasModelo cinemtica simpleVolumen de trabajo mayor que el volumen del robotPermite accionadores hidrulicosDesventajasRegin de acceso limitadoSensible a la suciedad ambiente.Configuraciones CinemticasConfiguraciones CinemticasRobot Cilndrico

Accionadores

Elementos terminales

Elementos terminalesPinzas de Soldadura Pistola de PinturaHerramientas de Corte (bistur, Laser, Agua, etc.)DestornilladorLijadoraFresaEtc.Elementos terminalesSistema de control

Sistema SensorialSensores InternosLocalizados en la propia estructura del robotPosicin, velocidad y fuerza de las articulacionesSensores ExternosFacilitan informacin del entornoFuera o sobre la estructura del robotPosicin y velocidad relativaFuerza y torque en la mueca del robot

Campo de Accin

Campo de Accin