ARQUITECTURA DE UN ROBOT
Un robot se puede definir como una máquina controlada por ordenador y programada para moverse, manipular objetos y realizar trabajos a la vez que interacciona con su entorno. Los robots son capaces de realizar tareas repetitivas de forma más rápida, barata y precisa que los seres humanos, tienen la peculiaridad de tener una estructura en forma de brazo y pueden tomar decisiones en función de la información procedente del exterior. Como elemento terminal del brazo es posible usar y manejar diferentes herramientas, lo cual facilita la ejecución de tareas muy dispares.
En la arquitectura de un robot industrial se distinguen cinco partes:
Manipulador:
conjunto de elementos mecánicos que proporcionan el movimiento del elemento terminal (garra). Dentro de la estructura interna del manipulador se alojan, en muchas ocasiones, los elementos motrices que, a su vez, son capaces de soportar el movimiento de las cuatro partes de que se compone el manipulador: base, cuerpo, brazo y antebrazo.
Cuerpo (unión base-hombro)
Hombro (unión cuerpo-brazo)
Codo (unión brazo-antebrazo)
Muñeca (unión antebrazo-garra)
El número de elementos del manipulador y el de las articulaciones que los relacionan determinan los grados de libertad de éste, que en los robots industriales suelen ser 6 y coinciden con los movimientos independientes que posicionan las partes del manipulador en el espacio.
Controlador:
es un computador que gobierna el funcionamiento de los órganos motrices y recoge información de los sensores. También se encarga de realizar todo tipo de cálculos y tomas de decisión, según el programa en ejecución.
Entre los parámetros que se pueden controlar, destacan:
La posición del elemento terminal (garra o herramienta)
La velocidad de los elementos motrices La fuerza (par motor)
Elementos motrices o actuadores:
son los encargados de producir el movimiento de las articulaciones. Pueden ser de cuatro tipos:
Neumáticos: se suelen utilizar en el control de movimientos rápidos pero de precisión limitada (cilindros neumáticos).
Hidráulicos: son recomendables en los manipuladores que tienen una gran capacidad de carga, junto con una precisa regulación de velocidad (cilindros hidráulicos).
Mecánicos: son muy utilizados, sobre todo en las articulaciones de los elementos móviles y en la regulación de velocidad (poleas, ruedas dentadas, cremalleras, etc.).
Eléctricos: son los más utilizados por su fácil manejo y control (motores, relés, etc.).
Elemento terminal
Es la garra o herramienta que se acopla a la muñeca del manipulador y que será la encargada de materializar el trabajo previsto. Debido a la gran variedad de tareas que puede realizar y a la capacidad de carga que debe soportar, el elemento terminal puede adoptar formas muy diversas.
Sensores de información:
los robots tienen capacidad para relacionarse con el entorno y tomar decisiones en tiempo real para adaptar sus planes a las circunstancias exteriores. La información que reciben de los sensores les hace alterar su actuación en fundón de la situación externa. Las informaciones más solicitadas por los robots son las que hacen referencia a la posición, velocidad, aceleración, pares de fuerzas, temperatura y contorno de objetos, para lo cual existen sensores de tipo mecánico, eléctrico, térmico, óptico, ultrasónico, etc.
Sensores utilizados en rebotica
cuando el propio sensor va provisto de un dispositivo que transforma la señal de salida en otra más apta para su utilización, hablamos entonces de transductor en lugar de sensor. En fundón del tipo de señal de salida que proporcionen, los transductores se clasifican en Analógicos y digitales
TRANSDUCTORES DE VELOCIDAD
Para medir la velocidad de giro de un motor se puede utilizar una dinamo tacométrica, la cual va conectada a su vez al eje del motor, con lo cual gira a la misma velocidad que éste y genera a su salida una tensión (analógica) proporcional a la velocidad de giro del propio motor. Pero estos transductores han quedado en desuso, ya que suponen una carga adicional para el motor, y han sido sustituidos por los tacómetros.
El principio de funcionamiento de los tacómetros se basa en la transmisión de un haz luminoso a través de un disco perforado, con una o varias ranuras regularmente espaciadas sobre su circunferencia. La fuente luminosa suele ser un diodo emisor, y el detector, un fototransistor. Si el eje del disco contiene una sola ranura, cada vez que el eje da una vuelta se genera un impulso eléctrico, de manera que la lectura de la ranura coincide con el estado alto del impulso. si medimos con un osciloscopio la señal a la salida del circuito, conocemos también el tiempo que tarda en dar una vuelta completa el motor y estamos en condiciones de saber la velocidad de giro del motor en revoluciones por minuto.
TRANSDUCTORES DE POSICION
El dispositivo más sencillo para medir el ángulo de giro de un determinado eje, en cuanto a constitución y acondicionamiento de señal se refiere, es el potenciómetro rotativo.
Encóderes increméntales:
están formados por un disco con franjas transparentes y opacas alternadas, dispuestas en sentido radial, de tal forma que, al girar el disco, el haz de luz del emisor atraviesa las franjas transparentes (pero no las opacas) de modo que el receptor colocado al otro lado recibe impulsos de luz. De esta forma, el receptor genera un tren de Impulsos cuya frecuencia es proporcional a la velocidad de giro del disco, y el número de pulsos, proporcional al ángulo girado por el propio disco. En este caso, los impulsos de salida se conectan a un contador que indica el ángulo girado respecto a una posición de referencia, valor cero del contador
Encóderes absolutos:
permiten conocer la posición absoluta de un eje y se diferencian de los anteriores en que el disco cuenta con varias pistas concéntricas, con las franjas distribuidas siguiendo un código. El número de emisores/detectores es igual al número de pistas del disco, de tal forma que los impulsos de salida representan el ángulo de giro del disco.
Finales de carrera
Son dispositivos electromecánicos accionados por una lámina metálica en forma de palanca, rodillo va, etc. Los hay de muy diversas formas,.
Detectores fotoeléctricos
Para la detección fotoeléctrica es necesario contar con dos elementos: el emisor de luz y e detector. Tal y como ya hemos visto, como emisor de luz se suele emplear un diodo emisor de rayos infrarrojos, y como receptor, un fototransistor que conduce (se satura) cuando recibe la radiación del LED emisor.Los métodos de detección pueden ser:
Barrera:
emisor y detector (receptor) están separados y se instalan uno frente al otro formando una barrera luminosa. Al cortar el haz se produce un cambio en la salida del receptor Réflex directo:
emisor y detector (receptor) forman parte de un solo bloque de manera que el haz emitido se refleja en un material reflectante e incide en el receptor. Cuando el objeto que se pretende detectar interrumpe el haz, se produce un cambio en la salida del receptor