CUESTIONARIO DE ROBTICA

MANUFACTURA INTEGRADA POR

COMPUTADORA CIM

PRESENTADA POR:

ISRAEL BONILLA BARTOLO-----------------11TE0146*

ELFEGO MORENO PERALTA-----------------11TE0140*

JOS MANUEL VELZQUEZ LEN-----------11TE0086*

PABLO TOMAS RAMIRO PATIO------------11TE0063*

RIGOBERTO ABAD MNDEZ-----------------11TE0123*

LICENCIATURA EN:

INGENIERA INDUSTRIAL

DE LA ESPECIALIDAD EN:

MANUFACTURA AVANZADA

ASESOR (A):

I.I. ISRAEL ALARCN RAMOS

Teziutln, Puebla; Abril, 2015

CAPTULO 1

ROBTICA

1.1 Qu es un robot?

Es un manipulador multifuncional reprogramable, hace referencia a un dispositivo

humanoide con cierto grado de inteligencia, que sustituye a las personas en la realizacin

de tareas tiles y son controlados por medio de computadoras.

1.2 Cules son los tipos de robots?

Industriales: Servir un propsito universal y de mano de obra no calificada o

semi-calificada, ejemplo: soldar, pintar, realizar mecanizados.

No industriales

Usos Especiales: se emplea en ambientes distintos del entorno normal de una

fbrica

1.3 Mencione algunas aplicaciones tpicas de un robot industrial:

Soldadura, pintura, ensamble y realizar mecanizados.

1.4 Cules son las diferencias entre un robot y una mquina-herramienta CNC?

Los robots pueden reentrenarse o reprogramarse con facilidad para realizar un sinfn de

tareas, mientras que la CNC solo puede realizar una serie de labores muy limitada. Es decir

lo que distingue un robot de una mquina CNC es el grado de reprogramabilidad.

1.5 Cmo debe decidirse sobre el uso de un robot para un determinado trabajo?

Todo depender de la accin a realizar, si se trata de objetos demasiado calientes o fros, o

de acuerdo a las dimensiones de las piezas a trabajar.

1.6 Qu son las cuatro D de la robtica?

Dirty-Sucia

Dull-Aburrida

Dangerous-Peligrosa

Difficult-Difcil

1.7 Qu es R.U.R.?

Obra de teatro Rossums Universal Robots.

1.8 Cules son las leyes de la robtica?

Un robot no debe daar a un ser humano ni, por su inaccin, dejar que un ser

humano sufra dao.

Un robot debe obedecer las rdenes que le son dadas por un ser humano, excepto

si stas entran en conflicto con la primera ley.

Un robot debe proteger su propia existencia, a menos que sta entre en conflicto

con las dos primeras leyes. Ms tarde, Fuller introdujo una cuarta ley que dice:

Un robot podr tomar el trabajo de un ser humano, pero no debe dejar a esta

persona sin empleo.

1.9 Anote las diferencias entre robots seriales y paralelos:

Los Robots paralelos tienen una configuracin como lo indica su nombre, en contraste con

la estructura del tipo serial. En un robot serial la carga se distribuye en todas las juntas, as

que cada motor debe generar una fuerza. En un paralelo la carga se distribuye en todas las

patas. En cada pata la carga se distribuye entre las juntas pasivas y activas.

1.10 Cules son los problemas de seguridad en el uso de robots?

Pueden ser peligrosos porque son dispositivos extraordinariamente potentes, especialmente

aquellos modelos que tienen gran capacidad y alcance.

CAPTULO 2

ROBOTS SERIALES

2.1 Cules son los diferentes subsistemas de un sistema robtico?

Un sistema robtico consiste en tres subsistemas:

Subsistema de movimiento: es la estructura fsica del robot que realiza un

movimiento deseado parecido al de los brazos humanos.

Subsistema de reconocimiento: utiliza diferentes sensores para recabar informacin

sobre el propio robot, sobre cualquier objeto que va a ser manipulado y sobre el

ambiente de trabajo, basndose en los datos de los sensores, este subsistema

reconoce el estado del robot, el de los objetos y el del ambiente de trabajo.

Subsistema de control: regula el movimiento del robot con el fin de lograr una

determinada tarea, usando la informacin proporcionada por el subsistema de

reconocimiento.

2.2 Por qu se usan transmisiones en un manipulador de robot?

Porque estos elementos como su nombre lo dice transmiten el movimiento de motores y de

actuadores a los eslabones del manipulador.

2.3 Cundo deber darse preferencia a una polea de banda y no a los engranes?

Cuando se requiera tener una mayor capacidad de carga y una vida til ms larga

2.4 Cules son las ventajas de usar mecanismos y no otros arreglos de transmisin?

Las principales ventajas de utilizar mecanismos es reducir el peso y exceso de flexibilidad

de los elementos de transmisin de otros arreglos.

2.5 Cules son las diferentes formas de clasificar un robot?

A) Robots por aplicacin

Robots de ensamble: como su nombre lo dice estn diseados para trabajos de

ensamble y no sern muy fcilmente adaptables para otras aplicaciones.

Robots de soldadura: robots diseados para la soldadura de costuras, la unidad

manipuladora independiente podra adaptarse para varias tareas.

Robots de trabajo pesado: manipulacin de cargas pesadas.

B) Robots por sistemas de coordenadas: indica el volumen de coordenadas alcanzables por

u punto en el efecto final, en vez de sus orientaciones.

Cartesiano: cuando el brazo del robot se mueve de manera rectilnea (en las

coordenadas x, y y z); la coordenada x representa el desplazamiento, y la altura o

elevacin y z el alcance del brazo.

Cilndrico: las especificaciones de las coordenadas cambian de rectangulares a

cilndricas, es decir, ngulo , y la altura y radio z; el brazo se mueve con respecto del

ngulo.

Esfrico o polar: la posicin del brazo se describe por medio de las coordenadas

esfricas la rotacin de la base, los ngulos de elevacin y el alcance.

Articulado o de revoluta: el brazo del robot consiste en eslabones conectados por

articulaciones de revoluta, son ms sencillos de fabricar y mantener.

C) Robots por su sistema de potencia: los robots son accionados por energa elctrica o

energa de fluidos, dentro de esta categora se encuentra los sistemas neumticos,

hidrulicos y elctricos.

D) Robots por el mtodo de control: significa las estrategias de control de movimiento y la

trayectoria del movimiento

Servocontrolado/no servocontrolado:

Control de trayectoria: el robot se mueve a lo largo de una trayectoria continua con

orientaciones especficas.

E) Robots por mtodo de programacin: los robots pueden programarse de dos maneras

online, donde se requiere el uso directo del robot y utilizar cajas de enseanza para la

programacin y la programacin offline donde el robot puede seguir trabajando en una

tarea particular mientras se prepara la programacin de la siguiente tarea en una terminal de

computacin.

2.6 Por qu se requiere ADC y DAC en robots?

Porque el sistema de reconocimiento de un robot requiere de un Convertidor Analgico

Digital (ADC), este dispositivo se comunica con los sensores y con el controlador del robot

convirtiendo el voltaje creado en una seal digital, de manera que el controlador digital del

robot pueda procesar esta informacin. Tambin requiere de un Convertidor Digital

Analgico (DAC) para convertir la seal digital del controlador del robot en una seal

anloga para accionar los actuadores.

2.7 Qu tipo de robot es conveniente para pintar una barra? Por qu?

El robot articulado o de revoluta, porque depender en qu posicin se encuentra la barra

horizontal o vertical, ya que el robot cartesiano solo sigue una caja rectangular.

2.8 Cul es la forma del volumen de trabajo del robot SCARA (figura 2.16) Dibjela

2.9 Por qu estn vacos algunos volmenes de trabajo?

Son aquellas que estn fuera del alcance del efector final del robot.

2.10 Cul es el significado completo de PUMA?

PUMA= Programmable Universal Manipulator for Assembly (Manipulador Universal

Programable para el Ensamble).

2.11 Qu tipo de brazo bsico tiene el robot PUMA?

Manipulador robtico y sus partes equivalentes en el cuerpo humano

2.12 Cul es el tipo de control que es apropiado para operaciones de soldadura?

Convertidor Digital Analgico (DAC).

CAPTULO 3

ACTUADORES

3.1 Mencione los componentes de un sistema actuador de una articulacin

Los componentes de un sistema actuador son: Una fuente de alimentacin, un amplificador

de potencia, un servomotor o motor, un sistema de transmisin. Sin embargo requiere de

ciertas potencias para su funcionamiento tales como:

La fuente primaria de potencia (electricidad, fluido presurizado o aire comprimido,

etc.).

La potencia de control de entrada (normalmente elctrica).

Potencia de entrada al motor (de tipo elctrico, hidrulico o neumtico).

Salida de potencia de motor.

Potencia mecnica que se requiere.

Prdida de potencia por disipacin durante las conversiones realizadas por el

amplificador, el motor y la transmisin.

3.2 Qu es un actuador?

Es uno de los componentes bsicos del robot. El conjunto de un motor, la transmisin y

otros accesorios se le llama actuador; estos proporcionan el movimiento para el

manipulador y para el efecto final. Se clasifican como neumticos, hidrulicos o elctricos,

segn su principio de operacin.

3.3 Mencione los requerimientos de una actuador para aplicaciones robticas.

El actuador deber tener las siguientes caractersticas en una aplicacin robtica: baja

inercia, alta relacin de potencia-peso, posibilidad de sobrecarga y entrega de pares de

torsin de impulsos, capacidad para desarrollar altas aceleraciones, amplios rangos de

velocidad, alta precisin de posicionamiento, buena precisin de rastreo de trayectorias y

posicionamiento.

3.4 Cules son los diferentes tipos de actuadores?

Los tipos de actuadores son: actuadores neumticos, actuadores hidrulicos, actuadores

elctricos.

3.5 Haga una lista de tres ventajas y tres desventajas de un actuador neumtico.

Ventajas

Contienen pocas partes mviles, por lo que son muy confiables y reducen los costos

de mantenimiento

Los componentes individuales pueden interconectarse fcilmente.

Es la forma ms econmica de todos los actuadores.

El aire comprimido puede almacenarse y transportarse fcilmente a travs de largas

distancias.

Desventajas

Si existe la presencia de humedad en las unidades y se ha usado metales ferrosos,

podra ocasionar daos en los componentes individuales.

Si se usan topes mecnicos, la reanudacin del sistema puede ser lenta.

No son convenientes para mover cargas pesadas bajo control preciso, debido a la

compresibilidad del aire, por ello se requiere de ms fuerza de la que normalmente

se utiliza para asegurar que el actuador este en posicin contra su tope en

condiciones de caga.

3.6 Indique las aplicaciones tpicas de los actuadores neumticos.

Realizar los movimientos de abrir y cerrar las mordazas en el sujetador (gripper) de un

robot, o para su accionamiento de brazos de robot sencillos en aplicaciones donde el control

continuo de movimiento no sea una preocupacin.

3.7 Por qu se prefieren actuadores neumticos en robots de montaje de la industria?

Porque la compresibilidad del aire en una actuador neumtico impide daos debidos a

sobrecarga y proporcionando el cumplimiento que puede ser requerido en muchas

aplicaciones prcticas, adems los sistemas neumticos son comunes en toda la industria,

ya que el personal que suple a otro esta frecuentemente muy familiarizado con la

tecnologia.

3.8 Por qu se necesita un tanque de almacenamiento en actuadores neumticos?

Por qu puede hacer muy rpida la apertura o cerrado de las vlvulas de alimentacin o

desfogue.

3.9 Que componente provee bsicamente el movimiento mecnico?

El sistema de transmisin es el componente que proporciona el movimiento mecnico.

3.10 Cundo se prefieren actuadores hidrulicos en los sistemas robticos?

Cuando se requieren aplicaciones de altas potencia, ya que los sistemas hidrulicos

impulsan a los robots ms fuertes y rgidos.

3.11 Qu fluido es utilizado en actuadores hidrulicos y cul es el rango de presin?

El aceite, la presin normalmente est entre 70 y 170 bar.

3.12 Indique los diferentes tipos de actuadores hidrulicos.

Actuadores de tipo cilindro y del tipo de motores de aletas y pistones.

3.13 Cules son los riesgos al usar actuadores hidrulicos?

Hay un mayor riesgo de incendios, pueden darse fugas que causan perdidas de

rendimiento y contaminacin del rea de trabajo.

Los cambios de temperatura alteran la viscosidad del lquido hidrulico

aumentndola ocasionando el movimiento lento del robot.

Si no se encuentra protegida la fuente de alimentacin, por un amortiguador

acstico, puede ser ruidosa alrededor de 70 decibeles o ms.

3.14 Cul es la funcin de la Vlvula de Control de Direccional?

La funcin de la vlvula es controlar el fluido, junto con un depsito para almacenar el

fluido, bombas para transportarlo y un acumulador para llevar a cabo los dictados del fluido

sobre alguna carga forman un circuito hidrulico.

3.15 Indique las ventajas y desventajas de los motores elctricos.

Ventajas

Amplia disponibilidad en el suministro de energa

Alta eficiencia en la conversin de la energa

Cero contaminacin en el ambiente de trabajo

Son de fcil mantenimiento y reparacin.

Los componentes estructurales pueden ser de peso ligero.

Desventajas

Un robot elctrico frecuentemente requiere la incorporacin de algn tipo de

sistema de transmisin mecnica, esto agrega masa y movimiento que necesitan

energa adicional, lo cual puede complicar el control.

Debido a la complejidad ms alta del sistema de transmisin, se generan costos

adicionales para su adquisicin y mantenimiento.

Los motores elctricos no son intrnsecamente seguros, por lo que no pueden ser

utilizados en ambientes explosivos.

3.16 Cules son los tipos de motores a pasos?

Los tipos de motores a pasos son: reluctancia variable, los de imanes permanentes y los

hbridos.

3.17 Por qu se prefiere utilizar motores de CD como si fueran servomotores?

Porque son fcilmente controlables con dispositivos electrnicos relativamente sencillos,

adems permiten una mayor salida de potencia con altas velocidades y puede dar una buena

relacin de potencia-peso.

3.18 Describa las diferencias funcionales entre motores a pasos, los CD y los CA.

Los motores de CC/CD es necesario aplicar corriente continua o directa en el inducido y en

el inductor.

Formado por 2 circuitos elctricos diferentes: Circuito Magntico y Circuito de la

Armadura.

La velocidad aumenta con la tensin aplicada.

Los motores de CA operan mediante la aplicacin de corriente alterna.

El rotor recibe una corriente inducida alterna, el estator es un campo magntico inducido.

Para regular su velocidad de giro, se realiza a travs de variadores electrnicos de

frecuencia.

3.19 Dibuje una grfica tpica de velocidad/par torsor de un motor CD.

3.20 Cmo se selecciona un motor?

Tienen que tomarse en consideracin factores como: precisin de posicionamiento,

confiabilidad, velocidad de operacin y costos.

Velocidad de rotacin

Par

to

rso

r

Voltaje alto

Voltaje bajo

3.21 Mencione tres empresas que fabrican tanto actuadores neumticos como

hidrulicos. Cules son los precios de estos actuadores?

ROTOK: Actuadores elctricos, neumticos e hidrulicos

Aventics.

Camozzi.

Parker.

Direct Industry: neumticos e hidrulicos

3.22 busque por lo menos tres fabricantes de motores elctricos CD y AC Cules son

los precios?

Siemens.

Dayton.

General Electric.

3.23 Cul es un valor tpico de la constante de un motor?

3.24 Infrmese si existe algn software que pueda especificar un motor con base en los

requerimientos de carga y la velocidad de un robot. Indquelo.

3.25 encuentre dos empresas que fabriquen motores de accionamiento directo.

CAPTULO 4

SENSORES

4.1 Defina sensibilidad y linealidad.

La sensibilidad se define como la proporcin del cambio de salida a un cambio de entrada.

A veces se usa para indicar el cambio ms pequeo en la entrada que ser observable como

cambio de salida.

La linealidad perfecta permitira que se grafique la salida versus la entrada como lnea recta

en una hoja cuadriculada. La linealidad es una medida de la constancia de la proporcin de

salida y entrada.

La frmula de la ecuacin seria: y = bx

Donde la x es la entrada, y la salida y b es una constante. Si b es la variable, la relacin no

es lineal.

4.2 Distinga precisin de repetitividad.

La precisin es una medida de a diferencia entre los valores medidos y reales.

La repetitividad es una medida de la diferencia de valor entre dos mediciones sucesivas en

las mismas condiciones y es un criterio mucho menos estricto que la precisin.

4.3 Indique las caractersticas fsicas en la seleccin de sensores.

Tamao y Peso

4.4 Cules son los componentes fundamentales de un sensor?

De algn elemento sensible a una magnitud fsica

En general todos constan de un circuito de lazo cerrado de emisin y recepcin de la

propiedad fsica a medir, sea esta con umbral de sensibilidad o bien fija. Por ende consta

tambin de un detector de umbral.

Eventualmente posee amplificadores de seal. Y finalmente un conformador y una etapa de

anti rebote o pasa banda.

4.5 Por qu se usan los trminos interno y externo para clasificar sensores?

Los sensores interno se emplean para monitorear el estado interno de un robot, es decir su

posicin, velocidad, aceleracin, etc.

Los sensores externos se utilizan principalmente para saber ms acerca del ambiente del

robot, especialmente sobre los objetos que se va a manipular. Los cuales se pueden dividir

en las siguientes categoras:

Tipo de Contacto

Tipo sin Contacto

4.6 Clasifique los sensores internos

Sensores de posicin:

Lineal y Rotativo.

Encoder incremental, Encoder absoluto, Potencimetro, LVDT, Sincronizadores y

resolvers

Sensores de velocidad:

Todos los sensores de posicin, Tacmetro, Sensor de efecto HALL

Sensores de aceleracin:

Todos los sensores de fuerza.

Sensores de fuerza:

Galgas extenso mtricas, Interruptores de efecto Hall, Interruptores piezoelctricos,

deteccin con base en la corriente.

4.7 Mencione algunos sensores de velocidad.

Todos los sensores de posicin, Tacmetro, Sensor de efecto Hall

4.8 Por qu no se prefieren los sensores de posicin para velocidad y aceleracin?

Por qu impone una carga computacional sobre el controlador, que podr estar ocupado por

algunas otras operaciones.

4.9 Existe alguna ventaja de los sensores externos sobre los internos?

Para saber ms acerca del ambiente del robot, especialmente sobre los objetos que se va a

manipular

4.10 Mencione algunos tipos de sensores de contacto y sin contacto.

Tipo de Contacto: Interruptores de lmite, Interruptores neumticos, Sensores

piezoelctricos, transductores de presin.

Tipo sin contacto: sensores de proximidad, sensores de efecto Hall, Sensores de

microondas, Sensores ultrasnicos, Sensores Laser, sensores de visin.

4.11 Cules son las ventajas de sensores de proximidad capacitivos?

La deteccin capacitiva se basa en la capacitancia dielctrica.

4.12 Qu es una visin de maquina?

La visin de mquina se refiere a la deteccin de datos de visin y su interpretacin por una

computadora.

4.13 Cules son los componentes principales de un sistema de visin?

Es una cmara completa incluida en un equipo sensor.

4.14 Cul es el componente de sensor en un sistema de visin?

La electrnica asociada, el formato de seales de salida y un lente.

4.15 Cules son las dificultades tpicas en un sistema de visin?

No puede representar o procesar de modo nico todos los datos disponibles debido a

problemas computacionales como memoria y requerimientos de tiempo de procesamiento

que se imponen a la computadora.

4.16 Cules son las caractersticas que debern de revisarse en la seleccin de un

sensor?

Rango, Sensibilidad, linealidad, Tiempo de respuesta, Precisin, Repetitividad, resolucin,

Tipo de salida

4.17 mencione por lo menos cinco empresas comerciales que fabrican diferentes tipos

de sensores. Ordene los sensores segn el nombre de cada compaa.

Banner Engineering Corp.

Sensores ultrasnicos, sensores de ranura, sensores de fibra ptica, sensores laser.

Direc Industry:

Sensores presin

BALLUFF DE MXICO S.A. DE C.V.

Sensores fotoelctricos, sensores de visin, sensores de campo magntico, sensores

inductivos.

PILLAR MEXICANA, S.A. DE C.V.

Sensores fotoelctricos, fibra ptica, proximidad, de visin, de medicin, ultrasnicos.

RECHNER SENSORS:

Sensores Capacitivos, Inductivos, magntico-resistivo, calorimtrico, optoelectrico,

conductivo

KAP Componentes Electricos:

Sensor de proximidad magntico serie GL

4.18 Cules Son Los Precios Tpicos De Encoders. Generadores Tacmetros Y

Acelermetros?

Encoders de efecto Hall: que son magnticos y no les afecta la contaminacin ambiental ni

el exceso de calor $115.00

Encoder absoluto: el disco contiene varias bandas dispuestas en forma de coronas

Circulares concntricas, dispuestas de tal forma que en sentido radial el rotor queda

Dividido en sectores, con marcas opacas y transparentes codificadas en cdigo gray.

De $1,500 a $5,000

Encoder incremental este tipo de encoder se caracteriza porque determina su posicin,

contando el nmero de impulsos que se generan cuando un rayo de luz, es atravesado por

marcas opacas en la superficie de un disco unido al eje. $1,000

4.19 Cual Es El Precio De Una Cmara CCD?

$819.00 $1050.00 $390.00 $930.00

4.20 Mencione una compaa fabricante de robots que implemente un sistema de

visin en sus robots

ISRA VISION