Los robots industriales

INTRODUCCION

La robótica se considera el progreso técnico en el transcurso del milenio, se podría decir que es debido al esfuerzo de la humanidad por encontrar formas y medios de reducir el trabajo. Hace mucho tiempo que existe el deseo de dejar las tareas arduas o repetitivas para las maquinas.

Sin embargo, el último sueño de la humanidad era el de crear algo semejante al hombre: un androide que pudiera servirle.

A pesar de ser aparatos para realizar trabajos, se construirían en forma humanoide. A finales del siglo XVIII, el arte de la relojería adquirió una particular distinción en el oeste de Suiza. Se podía hablar realmente de arte por dominio de la precisión mecánica alcanzada, que aun ahora nos impone respeto. Pierre Jacket-Droz construyo tres androides allá por los años 1770 en Neuenburg: muñecas que podían escribir frases enteras con una pluma sobre papel. Cambiando un disco de metal interno, podían cambiarse las frases; el aparato era, digamos, programable.

Aparte de su intento de conseguir llamar la atención en ferias y festivales populares, también hubo puras decepciones como, por ejemplo, un jugador automático de ajedrez de un tal Herr von Kemplen en 1783, que, en realidad, se trataba de un enano escondido que movía las piezas.

La expresión “ROBOT” tiene sus raíces en la palabra de origen germánico “robat”. Ha sobrevivido en Polonia y Chequia como “robota” y significa “trabajo duro”.

En el año 1920, Karel Capek escribió la utópica obra “LOS ROBOTS UNIVERSALES DE ROSSUM” en Praga. Esto dio popularidad a la palabra “Robot”. El drama era casi una anticipación a la moderna ciencia-ficción. A mediados de los años veinte, se creaba en E.E.U.U. un robot llamado “Televox”. Supervisaba depósitos de agua, ponía en marcha una bomba, una luz y también un ventilador. También abría y cerraba puertas, ventanas, etc.

Sin embargo, la estructura y sistema muscular humano, no son adecuados para el diseño de robots. Solamente la mano humana, tiene 22 opciones de movimiento que son muy independientes entre sí. Sería muy antieconómico tratar de imitarlos. Por otro lado, tampoco es necesario imitarlos, ya que cada movimiento complejo que se desee realizar, puede dividirse en rotaciones y traslaciones que pueden realizarse por medio de disposiciones contractivas mucho más sencillas.

A mediados de los años sesenta, se introducía el primer robot industrial en el sentido que lo entendemos actualmente. La compañía americana Unimation lanzo el “Unimax” al mercado. Era capaz de realizar secuencias de movimientos simples, por ejemplo tomar piezas de una bandeja y girarlas. Adicionalmente, podía realizar movimientos rotativos alrededor de un eje horizontal y uno vertical. Uno de los primeros robots de este tipo se instaló en una fundición sueca. Su tarea consistía en tomar moldes de fundición que despedían humos venenosos y depositarios en una estación de enfriamiento.

TEMAS

TEORIA

Los robots industriales son, entre otras cosas, parte del grupo de los sistemas de alimentación.se dividen entre robots de aplicación específica y robots de propósito general.

Los dispositivos de “tomar y dejar” se conocen como dispositivos de aplicación específica. La secuencia de movimientos de cada uno de los ejes se realiza según un programa fijo. La amplitud de los movimientos solo puede modificarse por medio de alteraciones mecánicas. Las posiciones se alcanzan en general por medio de topes o levas.

Los manipuladores los controla un operador. El movimiento del operador se transmite directamente de forma mecánica, eléctrica o hidráulica. Los campos de aplicación para estos dispositivos son aquellos en los que deben moverse piezas o herramientas pesadas con la habilidad manual o áreas en las que, debido a las condiciones ambientales, están vetadas a los seres humanos, tales como, por ejemplo, en el caso de radioactividad. Los manipuladores son movidos por el operador en contacto sensitivo directo. A los manipuladores se les conoce también como teleoperadores.

La norma VDI 2860 define el robot industrial como sigue:

“Los robots industriales son autómatas de movimiento de aplicación universal con varios ejes, los cuales son libremente programables en lo que respecta a la secuencia de movimientos y recorridos o ángulos y si es preciso, controlados por sensores. Pueden estar equipados con pinzas, herramientas u otros elementos de producción y pueden realizar tareas de manipulación y/o producción.”

Por definición un robot industrial requiere un mínimo de 3 ejes de movimientos programables.

HARDWARE

El robot se divide en dos módulos principales: el brazo del robot y el controlador del robot. Estos módulos se dividen a su vez en varios subsistemas.

BRAZO DEL ROBOT

El brazo del robot está compuesto de los subsistemas de: base del robot, eje del robot y brida para la herramienta.

SUBSISTEMA SUBFUINCION

BASE DEL ROBOT

Soporta las fuerzas y partes

Transmite todas las fuerzas y partes a la placa base

Contiene la posición de referencia a la cual se refieren todos los puntos de la estación robotizada

EJES DEL ROBOT

Ejecuta los movimientos giratorios o lineales, dependiendo de su diseño

Recibe las fuerzas y pares del siguiente eje o de la brida de la herramienta

Transmite las fuerzas y pares o bien al siguiente eje o a la base del robot

BRIDA DE LA HERRAMIENTA

Recibe las fuerzas y pares de la herramienta del robot

Transmite las fuerzas y pares al eje

Soporta las herramientas del robot

La base del robot representa el interface entre el brazo del robot y el resto de la célula del robot. En la parte inferior de la base del robot se define y marca una posición de referencia, a la cual se refieren todas las dimensiones dentro del espacio operativo del robot. Además, la base del robot a menudo se identifica con marcas según las cuales el robot puede alinearse con su sistema de coordenadas básico en la célula del robot.

Los ejes del robot son sistemas técnicos que generan un movimiento. Constan de los siguientes subsistemas:

SUBSITEMA SUBFUNCION

CARCASA Aloja el sistema accionado y el sistema de guías, y además soporta as y pares

ACCIONADORES DEL ROBOT Convierten la energía eléctrica en mecánica

Indican la posición del eje

Indican la velocidad del eje

Aseguran a los ejes contra movimientos incontrolados durante el funcionamiento en vacío

SISTEMA DE GUIAS Guía los ejes a lo largo de una trayectoria definida

La carcasa o bastidor del robot es, en casi todos los robots, de fundición metálica. Esto protege a los elementos de actuación de los robots, el sistema de control, así como a las líneas eléctricas y neumáticas de daños mecánicos y soporta las fuerzas del propio proceso. Por esto la carcasa debe ser muy sólida, para eliminar la flexibilidad en el caso de robots que soportan cargas elevadas.

El sistema de guías, conduce los ejes del robot a lo largo de un recorrido giratorio o lineal. Este sistema afecta mucho a la precisión del robot, por lo que se utilizan deslizamientos a bolas.

Todos los parámetros del robot están en relación con la brida de la herramienta. La brida de la herramienta representa el interface entre el robot y la herramienta guiada por el brazo. Esta herramienta tanto puede ser un útil para la manipulación de piezas, es decir, una pinza, o una herramienta de procesamiento para realizar directamente un trabajo como, por ejemplo, una amoladora. Los dispositivos intercambiables entre la brida de la herramienta y la herramienta, también conocidos como sistemas de cambio de pinza, facilitan un cambio automático de herramientas durante el ciclo de producción. Estos dispositivos incrementan la flexibilidad de un robot allí donde, por ejemplo, deban montarse una mezcla de piezas que exijan pinzas diferentes para su sujeción.

CARACTERISTICAS DE UN ROBOT

Las características de un robot se describen por medio de los denominados parámetros. Los parámetros importantes de un robot son su espacio operativo, número de grados de libertad, precisión de posicionado, capacidad de carga, así como la velocidad. Estos parámetros han sido definidos en la directiva VDI 2861.

Un brazo robot consta principalmente de varios ejes que realizan movimientos lineales o rotativos. Si se combinan varios ejes, de ello resultan robots con diferentes opciones de movimiento para diferentes tareas. Se utiliza un robot de pórtico corno ejemplo para introducir los términos: ejes principal y secundario, así como el espacio operativo principal y secundario.

ROBOT DE BRAZO ARTICULADO

Los robots de brazo articulado constan de varios ejes rotacionales. Esta configuración de ejes del robot produce un espacio operativo esférico. Debido a sus ejes de rotación, estos robots tienen un grado de movilidad poco usual. Por esto son adecuados para tareas de montaje que exijan realizar movimientos de unión complejos. Los robots de brazo articulado se hallan frecuentemente en la industria del automóvil, donde se utilizan principalmente en automatizar tareas de soldadura así como para montajes complejos y tareas de medición. Los robots de brazo articulado se conocen también como robots de brazo vertical articulado.

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