8/18/2019 Robotica I morfologia de un robot

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UCSM-EPIMMEM

30-Mar-15 -- 1ROBÓTICA I

JCC

ROBÓTICA I

Morfología

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UCSM-EPIMMEM

30-Mar-15 -- 2ROBÓTICA I

ÍndiceÍndice

1. Estructura mecánica.2. Configuraciones

2Morfología

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30-Mar-15 -- 3ROBÓTICA I

Partes de un robot industrial

3Morfología

Estructura

mecánica

Unidad

de control

Interface

mecánica

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UCSM-EPIMMEM

30-Mar-15 -- 4ROBÓTICA I

Estructura mecánica de un robotmanipulador (I)

Estructura mecánica de un robotmanipulador (I)

4Morfología

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30-Mar-15 -- 5ROBÓTICA I

Estructura mecánica de un robotmanipulador (II)

Estructura mecánica de un robotmanipulador (II)

• Una cadena cinemática: serie deeslabones o barras unidas porarticulaciones.

•

La estructura mecánica de un robotmanipulador constituye una cadenacinemática

• Robot = elementos o eslabones unidos

por articulaciones•  Articulaciones permiten el movimiento

relativo entre 2 elementos en contacto.

5Morfología

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30-Mar-15 -- 6ROBÓTICA I

Estructura mecánica de un robotmanipulador (III)

• Grados de libertad de la articulación: cadauno de los movimientos independientesque, en una articulación, puede realizar un

elemento con respecto al otro.• Tipos de movimiento en articulaciones:

• Desplazamiento (Traslación) (T)

• Giro (Rotación) (R)

• Combinación (RT, TR, etc.)

6

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30-Mar-15 -- 7ROBÓTICA I

Pares Bajos de ReuleauxPares Bajos de Reuleaux

En 1876 Franz Reuleauxidentificó los posiblesmovimientos relativos entre doselementos en contacto. Reuleauxdenominó pares inferiores (lowerpairs) a aquellos en los que elcontacto se realiza entresuperficies, mientras que si elcontacto es puntual o lineal, losdenominó pares superiores

De los pares inferiores sólo 3tienen 1 gdl

7Morfología

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30-Mar-15 -- 8ROBÓTICA I

 Articulaciones de robots

• En la práctica, en robótica sólo seemplean las articulaciones de solo 1 gdl(rotación y prismática).

• En caso de que un robot tuviera algunaarticulación con más de un grado delibertad, se podría asumir que se trata de

varias articulaciones diferentes, unidas poreslabones de longitud nula.

8Morfología

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30-Mar-15 -- 9ROBÓTICA I

Cadena cinemática abierta y cerrada

• Cuando en una cadenacinemática, se puedellegar a través de lacadena desde cualquiereslabón a cualquier otro,mediante al menos 2caminos, se dice que setrata de una cadenacinemática cerrada (b).En caso de que solo

haya un camino posiblese dirá que se trata deuna cadena cinemáticaabierta (a).

Morfología 9

a b

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30-Mar-15 -- 10ROBÓTICA I

Grados de Libertad (GDL)

• El número de parámetrosindependientes necesarios paraespecificar completamente lalocalización espacial de suextremo

• Nota: De acuerdo a UNE EN ISO

8373:1998:• Grado de libertad: Cada una de

las variables (de un máximo de 6)necesarias para definir losmovimientos de un cuerpo en elespacio 

•

EJE:  cada uno de losmovimientos independientes de latotalidad de las las articulacionesdel robot  

Morfología 10

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30-Mar-15 -- 11ROBÓTICA I

Obtención de los GDL de una cadenacinemática

a b

11Morfología

l= GDL del espacio de trabajo

n: Número de barras, incluida la base

 j: número de articulaciones (binarias)

f i: Grados de libertad relativos permitidos a la articulación i

Figura a Figura b

l  3 3

n 4 5

 j 3 5f i  f 1=1; f 2=1; f 3=1 f 1=1; f 2=1; f 3=1 f 4=1; f 5=1

 NGDL 3 2

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30-Mar-15 -- 12ROBÓTICA I

Ejemplos fórmula de Grübler

 j

i

i f   jn NGDL1

)1(l 

Morfología 12

l: 3

n: 5

 j: 5

f i: 1 (para todas)

NGDL=5x(5-5-1)+5x1=2

l: 3

n: 4

 j: 4

f i: 1 (para todas)

NGDL=3x(4-4-1)+4x1=1

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UCSM-EPIMMEM

30-Mar-15 -- 13ROBÓTICA I

Robot serie y paralelo

13Morfología

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30-Mar-15 -- 14ROBÓTICA I

Robot Cartesiano

• 3 articulacionesprismáticas

•

Espacio de trabajoamplio.

• Precisión elevada

•

Velocidad baja.

14Morfología

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UCSM-EPIMMEM

30-Mar-15 -- 15ROBÓTICA I

Robot Cilíndrico

• Una articulación deRotación en el ejevertical y dosprismáticas en z yen el radio.

• Se adapta bien aespacios detrabajo en círculo

(robot en el centrode la célula)

15Morfología

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30-Mar-15 -- 16ROBÓTICA I

Robot Esférico

• Dos articulacionesrotativas y unaprismática

• Se adapta bien aespacios de trabajoen círculo (robot enel centro de lacélula)

16Morfología

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UCSM-EPIMMEM

30-Mar-15 -- 17ROBÓTICA I

Robot Scara

17Morfología

• Scara (SelectiveCompliance Arm forRobotic Assembly)

• Dos articulacionesrotativas en el mismoplano y una prismática enel eje vertical.

• Especialmente diseñadopara tareas en la direccióndel eje vertical (p.e:ensamblado, pick&place)

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30-Mar-15 -- 18ROBÓTICA I

Robot Articular

• Tres articulacionesrotativas

• Trabaja bien en Áreas

esféricas pero se adaptaen general a cualquierárea.

• Es el más versátil

Morfología 18

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30-Mar-15 -- 19ROBÓTICA I

Robot Paralelo

19Morfología

• Reparte por igual lascargas entre todos losactuadores

•

Compensa los errores entransmisiones yactuadores.

• Volumen de trabajoreducido

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30-Mar-15 -- 20ROBÓTICA I

Configuraciones más frecuentes

20Morfología

81.7762.031TOTAL

23.1440Sin definir 

860Paralelo

5.1679SCARA

37.2971.843 Articular 

4.7810Cilíndrico y

Esférico

11.301179Cartesiano

Todos los

países

EspañaConfiguración

81.7762.031TOTAL

23.1440Sin definir 

860Paralelo

5.1679SCARA

37.2971.843 Articular 

4.7810Cilíndrico y

Esférico

11.301179Cartesiano

Todos los

países

EspañaConfiguración•La mayor parte delos robots instalados

son de configuraciónarticular

•Las configuraciones

cilíndrica y esféricaestán en desuso

UCSM EPIMMEM

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30-Mar-15 -- 21ROBÓTICA I

RedundanciaRedundancia

Permite mejorar la accesibilidad-maniobrabilidad

21Morfología

y aumentar el campo de trabajo

Número de ejes > Número de GDL