Conceptos Básicos de robotica

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Universidad Iberoamericana Puebla

Plantel Golfo Centro

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Catedrático Mtto. José Morales Osorio

Contenido

¿Qué es un robot?        

Tipos de robot.        

¿Qué es un mecanismo?        

¿Qué es un engrane?        

Tipos de engranajes.        

Relación de Transmisión.        

Juego mecánico (backlash).        

Transmisión por engranes.        

Transmisión por poleas.        

Transmisión por  banda.        

Bibliografía        

¿Qué es un robot?

El término de robot fue usado por primera vez en el año 1921, cuando el escritor Karel Capek, estreno su obra “Rossum´s Universal Robot”, en el teatro nacional de Praga. El origen del término proviene de la palabra eslova “robota”, cuyo significado es; trabajo de forma forzada.

En la actualidad la palabra robot no cuenta con una definición aceptada universalmente. Pero a pesar de ello diversas organizaciones proponen diversas definiciones para esta palabra. Una de ellas es la que nos ofrece RIA (Robot Industries of América).

Robot: “Manipulador funcional reprogramable, capaz de mover material, piezas, herramientas o dispositivos especializados mediante movimientos variables programados, con el fin de realizar tareas diversas”.  (Víctor R. González Fdez)

Tomando de base la definición anterior podemos decir que una máquina para ser robot, debe contar con algunas características específicas, una de ellas es que debe contar con más de cuatro grados de libertad, esto le permitirá ser multifuncional, por lo cual podrá ser capaz de elaborar diversas tareas, incluso las no previstas por sus programadores. Por ello también debe ser programable, lo que le brindara la capacidad de adaptarse a diversas tareas, y reducir costos en tiempo y dinero.

Tipos de robot.

Debido a  la gran cantidad existente de robots es imposible establecer una clasificación sobre los tipos de robots que existen, pero a  grandes rasgos podemos clasificarlos de la siguiente forma:

• Morfología:

• Manipuladores poli articulados: brazos de  robots sedentarios, capaces de moverse en un espacio determinado, por medio de un sistema de coordenadas.
• Móviles: Aquellos provistos de orugas, ruedas o extremidades, que les permiten desplazarse, por medio de los datos recibidos por los sensores a su programa.

• Zoomórficos: hechos a base de la locomoción limitada de diversos animales.
• Androides: cuentan con una locomoción bípeda.

• Híbridos: combinaciones de las clasificaciones anteriores.

• Procedimiento de control:

• No servo controlados: robots del tipo neumático, que solo se mueven hasta llegar a sus topes, comúnmente solo tienen dos por parte móvil.
• Servo controlados: Los elementos móviles cuentan con sensores de posición, por lo que pueden ser detenidos en cualquier punto de su articulación.
• Servo controlados, punto a punto: Solo van del punto inicial al punto final, son capaces de memorizar posiciones y el sistema de control se encarga de la trayectoria para dicha acción.

• Aplicación:

• Industrial.
• Servicio.

¿Qué es un mecanismo?

Se puede decir que los mecanismos son los elementos encargados de transmitir fuerzas y transformarlas. Para ello se requiere tener un elemento motriz, este puede ser un motor que se, o   la fuerza aplicada por un ser humano, u otras formas de movimiento mecánico, esto se transfiere a un elemento receptor, que pueden ser ruedas, brazos mecánicos etc…

En otras palabras un mecanismo, es la combinación de varios elementos que conectados entre sí, forman una cadena cerrada, cuyo propósito es realizar diversas trasformaciones de dichos movimientos. Un motor es un ejemplo de un mecanismo, este transforma la energía eléctrica en mecánica, para poder realizar  un trabajo.

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¿Qué es un engrane?

Un engrane es un mecanismo  de rueda o cilindro dentado, que se utiliza para la transmisión de potencia de un componente a otro. Estos cuentan con dos ruedas  dentadas, corona y piñón la cual es más pequeña que la corona.  Los engranes se emplean para transmitir movimientos circulares mediante el contacto de sus ruedas dentadas. Un conjunto de dos o más engranajes se le conoce como tren de engranajes.

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Tipos de engranajes.

• Ejes paralelos.

• Cilíndricos dientes rectos.
• Cilíndricos dientes helicoidales.
• Doble helicoidales.

• Ejes  perpendiculares.

• Helicoidales cruzados.
• Cónicos  de dientes rectos.
• Cónicos de dientes helicoidales.
• Cónicos hipoides.
• De rueda y tornillo sin fin.

• Aplicaciones especiales.

• Planetarios.
• Interiores.
• De cremallera.

• Forma de transmisión de movimiento.

• Transmisión simple.
• Transmisión con engranaje loco.
• Tren de engranes.

• Transmisión por polea o cadena dentada.

• Mecanismo piñón cadena.
• Polea dentada.[pic 9]

Relación de Transmisión.

Es el cociente entre la velocidad angular de la salida ω2, velocidad de la rueda conducida y ω1, velocidad de la rueda conductora. Donde la relación de transmisión se representa por la letra i.

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• Su signo es positivo, si los ejes giran en un mismo sentido.
• Su signo es negativo, cuando giran en sentido contrario.

Podemos decir que esta relación de transmisión, nos dirá si el mecanismo actúa como un multiplicador o como un reductor en función a lo siguiente.

• 1 ( i > 1 ) , mecanismo multiplicador.
• 1 ( i < 1 ) , mecanismo reductor.

Juego mecánico (backlash).

Una interferencia de tallado, ocurre cuando un diente de las ruedas de contacto, entra en  contacto con otro diente, en un punto sin tallado, por ello destruye parcialmente el perfil envolvente, provocando debilitamiento en la base del diente.[pic 11]

Un método para intervenir la interferencia de tallado,  es crear una holgura circunferencial determinada juego mecánico o “backlash”. Uno de los efectos contra producentes del “backlash”, es el riesgo de no poder transferir  toda la carga de manera uniforme, lo cual puede ocasionar una ruptura por fatiga.[pic 12]

Transmisión por engranes.

El sistema de transmisión por engranajes, consiste en un sistema de acoplamiento de diente a diente, de dos ruedas dentadas, una es la rueda motriz y la otra es la rueda conductora. Para ello se puede crear un tren de engranajes.

Ventajas.[pic 13]

• Ocupan menor espacio.
• No hay deslizamiento.
• Mayor  transmisión de potencia.
• Rendimiento elevado.
• Bajo  mantenimiento.

Desventajas.

• Más costosos.
• La trasmisión produce mayor ruido.

Transmisión por poleas.

Una polea es solo una rueda que se adapta para ser acoplada a un eje transmisor o receptor. Un sistema de transmisión de poleas, son dos poleas acopladas por una correa con el objetivo de transmitir la fuerza y velocidad angular. La fuerza se  transmite por el efecto de rozamiento ejercido por la correa, sobre las poleas.[pic 14]

Transmisión por  banda.

Una banda es un elemento flexible de transmisión de potencia que asienta firmemente  en un conjunto de poleas, existen diversos tipos de banda dependiendo su tipo de aplicación.

La banda plana es el más sencillo, usado para trasmitir la fuerza impulsora.

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Las bandas sincrónicas, pasan con poleas que tienen ranuras para los dientes de la banda.

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Servomecanismos

El termino servomecanismo proviene de la unión de las palabras servus (siervo) y de mecanismo (máquina), haciendo referencia a máquinas que ayudaran a  otras más complejas. Un servomecanismo se compone de partes mecánicas y electrónicas, se usan en su mayor parte en robots, con partes fijas o móviles. Algunos pueden ser solo mecánicos como los engranes en los relojes, otros  como el servomotor incluyen partes electrónicas para un mejor funcionamiento.

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