Introducción a la Robótica PDF

INTRODUCCIÓN A LA ROBÓTICA UNIDAD 1: Clasificación SUBSISTEMAS DE ROBOTS Un sistema robótico consiste por lo general en tres subsistemas (Fig. 1) subsistema de movimiento, subsistema de reconocimiento y subsistema de control.  Subsistema de movimiento El subsistema de movi...

INTRODUCCIÓN A LA ROBÓTICA UNIDAD 1: Clasificación SUBSISTEMAS DE ROBOTS Un sistema robótico consiste por lo general en tres subsistemas (Fig. 1) subsistema de movimiento, subsistema de reconocimiento y subsistema de control.  Subsistema de movimiento El subsistema de movimiento es la estructura física del robot que realiza un movimiento deseado parecido al de los brazos humanos, tal como se ilustra en la figura 2  Subsistema de reconocimiento El subsistema de reconocimiento utiliza diferentes sensores para recabar información sobre el propio robot, sobre cualquier objeto que va a ser manipulado y sobre el ambiente de trabajo. Basándose en los datos de los sensores, este subsistema reconoce el estado del robot, el de los objetos y el del ambiente de trabajo.  Subsistema de control El subsistema de control regula el movimiento del robot con el fin de lograr una determinada tarea, usando la información proporcionada por el subsistema de reconocimiento.  El subsistema de movimiento Manipulador Efector final Actuador Transmisión por banda y cadena Transmisión Engranajes Mecanismos de eslabones Manipulador Se trata de la estructura física, la parte que se está moviendo. Ésta incluye: Eslabones (también llamados “cuerpos”) Articulaciones (que también se denominan “pares cinemáticos”), Normalmente conectadas en serie, Los eslabones están hechos de acero o de aluminio. También pueden usarse otros materiales, dependiendo de los requerimientos. Las articulaciones son por lo general del tipo “rotatorio” o de “traslación”. El manipulador del robot también tiene tres partes. Las primeras dos, el brazo y la muñeca, pueden verse en las figuras 2.a) y b), respectivamente, mientras que la tercera parte, la mano, se muestra en la figura 3a) y b). Efector final Ésta es la parte instalada en el extremo del manipulador. Es equivalente a la mano humana. Un efector final podría ser una mano mecánica que manipula un objeto o que lo sostiene antes de que sea movido por el brazo del robot. En las figuras 3a) y b) se muestran dos manos típicas También se consideran como efectores finales algunas herramientas especializadas, como un electrodo de soldadura, un soplete oxiacetilénico, una brocha de pintura montada en el extremo de un brazo manipulador para la ejecución de tareas específicas. Actuador Los actuadores de un robot proporcionan el movimiento para el manipulador y para el efector final. Se clasifican como neumáticos, hidráulicos o eléctricos Transmisión Como lo sugiere el término, estos elementos transmiten el movimiento de motores y de actuadores a los eslabones del manipulador. En el caso de motores eléctricos, estos elementos, junto con el motor eléctrico, forman un actuador. Los siguientes son elementos de transmisión típicos: Transmisión por banda y cadena: Los accionamientos por banda se utilizan mucho en la robótica, especialmente la banda síncrona, como se muestra en la figura 4a). Sin embargo, su vida útil es breve, ya que dependen de la tensión de la banda para producir agarre a través de la polea.  Las cadenas, por otro lado, como se muestra en la figura 4b), son por lo general más económicas. Tienen una mayor capacidad de carga y una vida útil más larga en comparación con las transmisiones por banda, aunque menor en comparación con los engranajes Engranajes: Entre todas las transmisiones mecánicas, los diferentes tipos de engranajes, como se muestra en la figura 5, son los más confiables y duraderos, aunque el juego entre los dientes tendrá que tomarse en cuenta cuidadosamente durante la fase de diseño.  Subsistema de reconocimiento El elemento más importante en el subsistema de reconocimiento es el sensor, el cual puede compararse a los ojos o la nariz. A fin de procesar la señal detectada, en su mayoría análoga, se requiere un convertidor analógico digital (Analog-to-Digital Converter, ADC). De esta manera, un subsistema de reconocimiento consiste normalmente en los siguientes dos elementos. Sensores Convertidor analógico digital (ADC) Sensores La mayoría de los sensores son esencialmente transductores, que convierten la forma de una señal en otra. Por ejemplo, el ojo humano convierte patrones de luz en señales eléctricas. Los sensores forman parte de una de varias áreas generales: visión, tacto, detección de rango y proximidad, navegación, reconocimiento del habla, etc Convertidor analógico digital (ADC) Este dispositivo electrónico se comunica con los sensores y con el controlador del robot. Por ejemplo, el ADC convierte el voltaje creado por una deformación unitaria en una galga extensométrica en una señal digital, es decir, 0 o 1, de manera que el controlador digital del robot pueda procesar esta información. Subsistema de control El papel de un sistema de control en un mando de robot se muestra en la figura 1a). Principalmente consiste en los siguientes dispositivos: Controlador digital Convertidor digital analógico (DAC) Amplificador Controlador digital El controlador digital es un dispositivo electrónico especial que tiene un CPU, memoria y, a veces, un disco duro para almacenar los datos programados. En sistemas de robótica, estos componentes se mantienen dentro de una caja sellada que se denomina controlador, como puede verse en la figura 1b).  Se usa para controlar los movimientos del manipulador y del efector final. Un controlador procesa los comandos programados por el usuario y transmite señales apropiadas a los actuadores a través de los convertidores analógicos digitales (DAC). Convertidor digital analógico (DAC) Un DAC convierte la señal digital del controlador del robot en una señal análoga para accionar los actuadores; por ejemplo, un motor eléctrico de CD. El controlador digital también está acoplado a un DAC para reconvertir su señal en una señal análoga equivalente, es decir, el voltaje eléctrico para el motor de CD. La apariencia física de un DAC se muestra en la figura 2 Amplificador Puesto que los comandos de control del controlador digital convertidos en señales análogas por el ADC son muy débiles, requieren de amplificación para realmente accionar los motores eléctricos del manipulador de robot.  https://www.youtube.com/watch?v=0Id9HeK7OnQ https://www.coppeliarobotics.com/