Estructura mecànica de robots: tipus i característiques

Estructura mecànica de un robot

• Robot = elements o eslabones unidos por articulaciones • Similitud anatómica con el brazo humano • Tipos de movimiento en articulaciones: Desplazamiento, Giro, Combinación • Grado de libertad (GDL): cada uno de los movimientos independientes que puede realizar cada articulación con respecto a la anterior

Robot Scara

Articulaciones: 1ª, 2ª, 3ª Avantatges: Elevada velocitat; Precisió; Els motors no suporten el propi pes. Inconvenients: Només accés vertical; Difícil de visualitzar.

Robot Cilindrico

Articulaciones: 1ª Rotació, 2ª Prismàtica, 3ª Prismàtica Avantatges: Model Cinemàtic simple; Fàcil de visualitzar; bon accés a cavitats i màquines obertes; molta força amb actuadors hidràulics. Inconvenients: Volum de treball restringit; Protecció de guies prismàtiques; Part posterior pot superposar-se al volum de treball

Robot Polar

Articulaciones: 1ª Rotació, 2ª Rotació, 3ª Prismàtica Avantatges: Gran abastament a partir d’un suport central; Pot inclinar-se per a agafar objectes del terra; Motors 1 i 2 al costat de la base Inconvenients: Model cinemàtic complex; difícil de visualitzar.

Robot Cartesiano

Articulaciones: 1ª Prismàtica, 2ª Prismàtica, 3ª Prismàtica Avantatges: Moviment lineal en 3d; Model cinemàtic simple; estructura rígida; Fàcil de visualitzar; Possibilitat d’utilitzar actuadors neuma econòmics per operacions; resolució constant Inconvenients: Necessita un gran volum de treball; Necessita de línea lliure entre robot i objecte a manipular; Protecció de les guies.

Robot Angular

Articulaciones: 1ª Rotació, 2ª Rotació, 3ª Rotació Avantatges: Màxima flexibilitat; Abasta un gran volum de treball en relació al volum del robot; Articulacions de rotació fàcils de protegir; Abasta la part superior i inferior dels objectes Inconvenients: Model cinemàtic complex; difícil de visualitzar; el control lineal difícil; estructura no mol rígida a ple abast.

Capacitat de moviment

1 volum de treball: posiciones robot; +importat forma que m³

2 accessibilitat: cambiar orientacion en una posicion; depende de los limites de movimientos

3 maniobrabilitat llega a todos sitios por diferentes sitios; grados de libertat

Precisió moviment

1 Resolució: determinat pel rang de moviment i nombre de bits dels sensors de posició ER=R/2ⁿ

2 Repetitibitat: capacidade volver con precision al mismo punto

3 Precisió: capacitat per col·locar l’element terminal a una determinada posició i orientació dins del volum de treball del robot a partir d’una comanda numèrica de la unitat de control

4 Acomodació: error de posicionament de l’element terminal; error recuperat quan desapareix la força externa

Transmissions

● Són els elements encarregats de transmetre el moviment dels actuadors fns a les articulacions.

● En els robots industrials s’intenta que els actuadors pesats estiguin el més a prop possible de la base del robot per reduir al màxim els moments d'inèrcia i els parells estàtics.

Circu circu V: par alto +distancia I: holgaduras ruido girolimitado deformabilidad

Circu line V: poca holgadura I: rozamiento

Line circu V: holgadura media I: control difícil rozamiento

Reductors

● Són els elements encarregats d’adaptar el parell i la velocitat de la sortida de l’actuador als valors adequats pel moviment dels elements del robot

● En els robots industrials, els reductors han de ser capaços d’oferir altes prestacions en quant a precisió i velocitat de posicionament. – Baix pes – Mida reduïda – Baix fregament – Reducció elevada de la velocitat

Accionament directe

● L’eix de l’actuador es connecta directament a la càrrega o articulació sense la utilització d’un reductor intermig.

● Principals avantatges: – Posicionament ràpid i precís – Augment de les possibilitats de controlabilitat del sistema – Simplifcació del sistema mecànic

● Principals problemes: – Els motors han de tenir un parell 50-100 cops més gran que si fem servir reductor – Col·locar motors a les articulacions del robot empitjora la resposta cinemàtica d’aquest.

Actuadors

● Els actuadors són els encarregats de generar el moviment dels elements del robot.

● Els actuadors dels robots industrials poden ser: – Pneumàtics – Hidràulics – Elèctrics

Les característiques: – Potència – Controlabilitat – Pes – Volum – Precisió – Velocitat – Manteniment – Cost

Motors DC – Controlats per excitació ● La funció de transferència entre la tensió de control i la velocitat de gir respon a un sistema de 2on ordre

Motors AC – Asíncrons ● No es fan servir degut als problemes amb el seu control – Síncrons ● Control complex ● La velocitat es controla amb un variador de freqüència ● Per evitar la pèrdua del sincronisme es fa servir un sensor de posició del rotor. Això es coneix com control autosíncron o autopilotat. ● El control de posició del motor es pot fer aproftant el sensor de posició del sincronisme ● A igualtat de pes, tenim una potència major que amb els motors DC

Motors PaP – El senyal de control són trens de polsos que actuen de manera rotativa