Módulo 1 Robótica Introducción

Explicación del tema 1

Robótica Industrial

Tema 1. Panorámica de la robótica

1. Antecedentes históricos

¿Cuándo se utilizó por primera vez la palabra robot?

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Imagen obtenida de: http://spectrum.ieee.org/automaton/robotics/industrial- robots/george-devol-a-life-devoted-to-invention-and- robots Sólo para fines educativos.

La palabra robot se utilizó por primera vez en 1921 en una obra de un escritor checo llamado Karel Šapek. Esta obra se llamaba Rossum's Universal Robots y tuvo gran éxito en Praga. En ella se narraba sobre una sociedad ficticia en la que había unos androides que realizaban el doble de trabajo que los humanos. En checo la

palabra robota significa trabajo forzado; en ruso significa trabajo. La diferencia entre los robots de Šapek y los robots actuales es que los primeros eran más bien una creación biológica, ya que se parecían a los humanos. También eran capaces de trabajar más y por lo tanto se usaban para servir a los humanos.

En 1938 en la compañía Devilviss, Rosellund y Polland construyeron el primer manipulador, que era un brazo articulado que pintaba en spray. Este es el primer antecedente en que se añade a una cadena de producción una máquina que aunque aún no se puede considerar robot, reemplazaba a seres humanos.

Durante la Segunda Guerra Mundial se desarrolló un brazo articulado teleoperado que era utilizado para manejar explosivos.

George Devol se considera el “padre del robot” al inventar en 1946 un aparato mecánico que permitía a una máquina herramienta, repetir una serie de movimientos.

La construcción de ENIAC, la primera computadora digital en este mismo año por parte de Eckert y Mauchly, también es importante para el posterior desarrollo de la robótica.

En 1950, Isaac Asimov publica su serie de relatos Yo, Robot. En esta obra se acuña el término robótica y se proponen las tres leyes de la robótica.

1. Origen y desarrollo de la robótica

El transistor se inventó en 1951, con lo que las computadoras se volvieron mucho más rápidas. En 1953 se construyó ELSIE, el primer robot móvil autónomo, que podía seguir una luz con un sistema mecánico realimentado. Devol, reapareció

en 1954 inventando el primer brazo manipulador con memoria, con un dispositivo de transferencia programada de artículos.

Engelberger, se une a Devol en 1956 para crear la corporación Condec, que más tarde se convertiría en Unimation (Universal Automation). De esta unión sale un contrato con General Motors para instalar el primer robot Unimate en una planta de fundición por troquel en Trenton, Nueva Jersey. Este robot de casi 2 toneladas se usaba para apilar grandes piezas de metal caliente y es considerado el primer robot industrial de la historia.

Los 60's y 70's llevaron la robótica a varios centros de investigación importantes. Para 1970se construyó en el SRI, el primer robot que utilizaba servomotores de corriente continua. Antes de ello, los robots eran construidos con actuadores hidráulicos, como se sigue haciendo a veces para robots muy grandes. Para 1978 se desarrolló en Unimation el robot PUMA, cuyo concepto es la base de la mayoría de los robots industriales actuales. La Federación Internacional de Robótica fue fundada en Suecia en 1980.

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Imagen obtenida de: http://www.motoman.com/applications/ robotic_assembly.php Sólo para fines educativos.

1. Definición y clasificación de robots

Un robot es una máquina electromecánica que se puede programar para que realice tareas por sí mismo. Un robot industrial es un manipulador con control automático y reprogramable que puede moverse en tres o más ejes.

Todo robot manipulador industrial tiene los siguientes componentes:

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Los robots pueden clasificarse según distintos métodos:

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1. Por su configuración o estructura básica

Aquí se incluyen las estructuras cartesiana, cilíndrica, esférica, rotatoria y otras configuraciones que se estudiarán en el siguiente tema.

1. Por su uso

Los robots pueden usarse para diversos fines: para la manufactura, como los robots que estudiarás en este curso; para servicios, como los robots encargados de hacer limpieza o atender a gente de tercera edad; para el entretenimiento, como los robots androides o caninos que juegan futbol; para  la medicina, como los robots que apoyan en intervenciones quirúrgicas y para la investigación, que aunque en el futuro se usarán en la industria u otros sectores, en este momento se encuentran en desarrollo, como los nanorobots o enjambres de robots.

1. Por su fuente de poder

Los robots pueden ser hidráulicos, neumáticos o funcionar por fuerza electromotiva. Estos últimos los más comunes en la actualidad.

1. Por sus grados de libertad

Normalmente son de 6, pero también son comunes de 3, 4, 5 y 7.

1. Por su arquitectura

Hay androides que imitan a las personas; otros son móviles, ya que se desplazan sobre ruedas. También hay zoomórficos, que imitan animales y son usados en el espacio, en el agua o en volcanes. Finalmente hay androides poliarticulados, que son robots con número limitado de grados de libertad.

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Imagen obtenida de: http://www.nasa.gov/mission_pages/station/main/robonaut.html#.U4evV3J5N8E Sólo para fines educativos.

Glosario

ELSIE: Primer robot móvil autónomo. Electro-Light-Sensitive-External-Internal.

ENIAC: Primera computadora digital de la historia. Electronic Numerical Integrator and Calculator. Enjambres de robots: Conjuntos de robots que se basan en agentes simples y baratos, pero que en conjunto realizan una acción complicada.

Nanorobots: Robots construidos en escala nanométrica. Un uso en desarrollo de estos robots es en la ingeniería biomédica para tratar tumores.

PUMA: Programmable Universal Machine for Assembly. Referencias bibliográficas

Ollero, A. (2007). Robótica: Manipuladores y robots móviles. España: Alfaomega-Marcombo. Iñigo, R. y Vidal, E. (2004). Robots industriales manipuladores. España: Alfaomega.[pic 8][pic 9]

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Explicación del tema 2

Robótica Industrial

Tema 2. Estructura mecánica del robot

1. Estructuras básicas

Desde el punto de vista de su morfología, un manipulador industrial es una cadena de eslabones que se interrelacionan entre sí por una articulación o par cinemático. Recuerda que el número de grados de libertad es la cantidad de parámetros independientes que es necesario especificar para determinar la situación del órgano terminal. Éste también es el número de ecuaciones que nos son suficientes para describir el movimiento.

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Imagen obtenida de: http://www-pagines.fib.upc.es/~rob/protegit/treballs/Q2_03-04/rob_ia2/elem1.htm Sólo para fines educativos.

La cantidad de grados de libertad que tenga tu sistema, dependerá del tipo de articulaciones que utilices para enlazar los eslabones. Así, hay articulaciones de rotación (las más comunes) y articulaciones prismáticas, que dan un grado de libertad y que consisten, respectivamente, en una rotación alrededor del eje de la articulación o de una translación en la dirección del mismo eje. Una articulación cilíndrica te permitirá combinar estos dos movimientos, dando por tanto dos grados de libertad. Otra articulación que otorga dos grados de libertad es la planar, que se caracteriza por el movimiento en un plano.

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