UNIVERSIDAD TECNÓLOGICA DEL PERÚFacultad de Ingeniería Electrónica

Robótica Industrial

M.Sc. Walter Castellanos Pantoja

Lima, Diciembre 2008

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Objetivos del curso

Acercar al estudiante a las tecnologías y componentes básicos empleados en la robótica Industrial.

Desarrollar los conocimientos básicos para comprender el diseño de los robots basados en nuevas tecnologías en el terreno industrial.

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Objetivos específicos

Conocer conceptos de robótica

Poner en práctica los conocimientos adquiridos durante los estudios, aplicándolos a los procesos productivos.

Establecer una relación más estrecha con la robótica, mediante el desarrollo de proyectos de investigación, trabajos académicamente dirigidos, seguimiento de asignaturas de libre configuración, etc.

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Programa analítico...

1. Introducción. Definición. Partes de un robot. Ventajas. Estadísticas

2. Historia. Introducción. Antecedentes. Robots. El primer robot industrial. Evolución

3. Manipuladores industriales. Conceptos Cinemática. Estudio de un mecanismo simple.(articulación prismática, de rotación, planar, cilíndrica, esférica). Estudio de un manipulador. Mecanismo articulado Grados de libertad Estructura estándar (cartesiano, cilíndrico, esférico, articulado, SCARA, paralelo)

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Programa analítico...

4. PRIMERA PRÁCTICA CALIFICADA 5. Actuadores y transmisiones. Referencia y ejes de

coordenadas. Cinemática directa. Espacio de trabajo. Cinemática inversa.

6. Robot móvil. Definición. . Cinemática. Homonimia. Estructura estándar (robot con ruedas, oruga, con patas, híbrido)

7. Sensores en robótica industrial. Sensores de posición ( Desplazamiento, contacto, proximidad, alcance)

8. SEGUNDA PRÁCTICA CALIFICADA

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Programa analítico...

9. Sensores de fuerza y par

10. EXAMEN PARCIAL

11. Programación de robots. Programación en línea Programación explícita. Modelaje geométrico. Planificación de trayectorias. Programación sensorial

12. Aplicaciones en robótica industrial. Manipulación Soldadura. Materiales. Mecanización. Montajes Otros procesos. Medición, inspección, verificación. Formación enseñanza, investigación

13. TERCERA PRÁCTICA CALIFICADA

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Programa analítico...

14. Visión por computador. Adquisición de imágenes Procesamiento de imágenes. Aplicaciones

15. CUARTA PRÁCTICA CALIFICADA

16. Seguridad en robótica industrial. Seguridad y robótica. Medidas de seguridad. Dispositivos de seguridad en zona de trabajo

17. QUINTA PRÁCTICA CALIFICADA

18. Normas en robótica industrial

19. EXAMEN FINAL

20. EXAMEN SUSTITUTORIO

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Forma de evaluación

Examen parcial (peso 1)Promedio de prácticas (peso 1)Examen final (peso 2)

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Bibliografía recomendada

Robótica Industrial. Fundamentos y aplicaciones. A. Rentería, M. Rivas, McGraw-Hill 2000.

Fundamentos de Robótica, A. Barrientos, L. F. Peñín, C. Balaguer, R. Aracil, McGraw-Hill, 1997.

Instrumentación Industrial, 7ª ed., A. Creus, Alfaomega / Marcombo, 2006.

Instrumentación y Control industrial, 2ª ed., W. Bolton, Paraninfo, 1999

Mecatrónica, 2ª ed., W. Bolton, Alfaomega 2001

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Capítulo IIntroducción

Robot. “Un robot industrial es una máquina programable de propósito genérico que posee ciertas características antropomórficas” (Mikell Groover)

Robot. “Un robot es un manipulador reprogramable y multifuncional, diseñado para mover material, partes, herramientas o aparatos especiales mediante una serie de movimientos programados para el desarrollo de tareas específicas”

Conceptos básicos

Robótica. Ciencia o rama de la tecnología, que estudia el

diseño y construcción de máquinas capaces de desempeñar

tareas realizadas por el ser humano o que requieren del uso

de inteligencia.

Conceptos básicos

Conceptos básicos

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Isaac Asimov 1920-1992“I robot, The Bicentennial Men”

Carel Capek 1890-1938“Rossum’s Universal Robot” (1921)

Reglas fundamentales de Asimov

Ningún robot puede hacer daño a un ser humano, o permitir que se le haga daño por no actuar.

Un robot debe obedecer las órdenes dadas por un ser humano, excepto si éstas órdenes entran en conflicto con la primera ley.

Un robot debe proteger su propia existencia en la medida en que está protección no sea incompatible con las leyes anteriores.

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Robot Industrial. Manipulador multifuncional reprograble con varios

grados de libertad, capaz de manipular materias, piezas, herramientas.

El robot industrial posee ciertascaracterísticas antropomórficas, la más común es

de un brazo mecánico.

Conceptos básicos

Conceptos básicos

Efector. Dispositivo que produce determinados efectos en

el entorno, bajo el control del robot. Se utilizan principalmente de dos maneras:

* Modificar la ubicación del robot respecto de su ambiente.

* Desplazar otros objetos del entorno (Manipulación).

Manipulador. Son sistemas mecánicos multifunciónales,

con un sencillo sistema de control, que permite gobernar elmovimiento de sus elementos.

Conceptos básicos

Grados de libertad. Equivale a decir número y tipo de movimientos del manipulador

Es el número de puntos de movimiento mecánico independiente que posee un robot:

Rotación y/o pivote Desplazamiento

Cuanto más grados de libertad posea, entonces podrá lograr movimientos más complejos.

Conceptos básicos

El componente principal lo constituye el manipulador, el cual consta de varias articulaciones y sus elementos.

Componentes de un robot

Las partes que conforman el manipulador reciben los nombres de:

cuerpo, brazo, muñeca y efector final (Gripper).

Componentes del robot

Componentes del robot

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LíneadedicadaLínea

dedicadaLínea

flexibleLínea

flexibleFMSFMSFMSFMS

Célula deFabricaciónCélula de

FabricaciónCentro de

mecanizadoCentro de

mecanizado

Volumen(tamaño de

lotes de producción)

Variedad(Número de artículos

por sistema)

Flexibilidad

Productividad

Máquinauniversal NC/CNC

Máquinauniversal NC/CNC

Aplicaciones en manufactura

Sistemas automáticos rígidos

Aplicaciones Con robot

Ventajas

Mejoras en la producciónInmunidad al ambiente de trabajoMayor flexibilidad

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Costos de producción

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Clasificación…

1ª Generación : Repite la tarea programada secuencialmente. No

toma en cuenta las posibles alteraciones de su entorno.

2ª Generación : Adquiere información limitada de su entorno y actúa

en consecuencia. Puede localizar, clasificar (visión) y detectar esfuerzos y adaptar sus movimientos en consecuencia.

3ª Generación : Su programación se realiza mediante el empleo de un

lenguaje natural. Posee capacidad para la planificación automática de tareas (Inteligencia).

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Clasificación…

Clasificación de Knasel

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…Clasificación

Tipo A : Manipulador con control manual o telemando.

Tipo B : Manipulador automático con ciclos preajustados;regulación mediante fines de carrera o topes; control por PLC; accionamiento neumático, eléctrico o hidráulico.

Tipo C : Robot programable con trayectoria continua o punto a punto. Carece de conocimientos sobre su entorno.

Tipo D : Robot capaz de adquirir datos de su entorno, readaptando su tarea en función de éstos.

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Estadísticas

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Estadísticas

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Principales fabricantes de robots

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Aplicaciones

Aplicaciones en manufacturaRobots de servicioExploración y trabajo en el espacio y submarinoRobots humanoideRobot para aplicaciones en medicinaRobot para agricultura

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Criterios de evaluación

Costo de mano de obraCosto del sistema de robotsCosto de instalaciónCosto del diseño de a automatizaciónCostos de operación del robotCosto del cambio de actividadParadas y ajustes de producción

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Historia...

A modern reconstruction of the Chinese Wood Cow tha was designed and built

since Vth century B.C. (from Ancient Chinese Machines Foundation at National Cheng

Kung University in Tainan).

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Historia...

An Arabic design of an automaton by Al-Jazari in XIIth century

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Historia...

The writer automata by Jaquet-Droz in 1760:

a) the robot shape; b) the mechanisms

a) b)

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Historia...

The Japanese tea maidservant automaton whose design was developed in the

XVIIth century: a) a modern reconstruction; b) an original design scheme.

a) b)

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Historia...

El pato de Jacques de Vaucanson (1709-1782)

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Historia...

Walking robots: a) Honda robot built in 1993; b) Waseda robot version of 1997; c) EP-WAR built in 1996.

(Photos are taken from web pages