Español Fundamentos de Robótica

Universidad Autónoma de Nuevo León

Escuela Preparatoria Núm. 9

Español

Fundamentos de Robótica

Maestra:

Patricia Ledezma

Alumno:

Carlos Daniel Hernández Jasso

Grupo 233

Monterrey, Nuevo León, Marzo de 2015

Índice

Introducción………………………………………………………………………………..4

1.- Morfología de los robots móviles…………………………………………………….5

1.1 Articulaciones de los robots manipuladores………………………………...5

1.2 Configuraciones de los robots manipuladores……………………………...6

1.3 Efectores finales………………………………………………………………..8

1.4 Sistema mecánico……………………………………………………………...9

1.5 Actuadores……………………………………………………………………..10

2.- Nuevas morfologías de los robots móviles….…………………………………….11

3.- Morfología de los robots .móviles…………………………………...……………..12

3.1 Locomoción por ruedas ……………………………………………………...12

3.2 Tipos de ruedas ……………………………………………………………....15

3.3 Locomoción por patas…………………………………….…………………..15

3.4 Robots submarinos y aéreos….……………………….…………………….16

3.4.1 Robots submarinos…………………………………………………..17

3.4.2Robots aéreos……………………..…………………………………..18

4.- Artefactos de los robots……………………………………………………………..20

4.1 Servomotores……………………………………………………………….....20

4.2 Microcontroladores…………………………………………………………....21

4.3 Motores de corriente alterna………………………………………………....22

4.4 Motores de corriente continua…………………………………………….....24

5.- Sensores……………………………………………………………..……………….25

5.1 Sensores de presencia y proximidad……………………………………….25

5.2 Sensores de navegación………………………………………………….....27

5.3 Giróscopos……………………………………………………………………..29

6.- Control de robots manipuladores…………………………………………………..32

6.1 Control automático…………………………………………………………….33

6.2Control de las articulaciones de los robots manipuladores………………..34

6.3Control adaptativo de robots………………………………………………….36

7.- Control de robots móviles………………………………………………………...…38

7.1 Seguimiento de caminos explícitos………………………………………....39

7.2 Aplicación de la teoría de control……………………………………………40

8.- Nanorrobots…………………………………………………………………………..42

8.1 Aplicaciones de los nanorrobots…………………………………………….42

Introducción

Los robots son máquinas en las que se integran componentes mecánicos, eléctricos, electrónicos y de comunicaciones, y dotadas de un sistema informático para su control en tiempo real, precepción del entorno y programación.

La robótica industrial trata de dotar una flexibilidad a procesos productivos manteniendo también la productividad que se consigue con una máquina especializada.

Muchas personas creen que los robots se utilizan para sustituir al hombre en diversos trabajos. Esto no es así los robots se implementan para realizar actividades en las que hay un espacio muy reducido o son dañinos para la salud, incluso trabajos en que los hombres simplemente no pueden hacer por el tamaño

Pero bueno ¿qué es un robot móvil? y ¿qué es un robot manipulador?, ¿cuáles son las diferencias?, ¿tienen las mismas aplicaciones?

Estos dos tipos de robots tienen funciones totalmente distintas, los robots manipuladores se encargan de tareas pre escritas mientras que el desarrollo de los robots móviles responde a la necesidad de extender el campo de aplicación de la robótica, restringido inicialmente al alcance de una estructura mecánica anclada a uno de sus extremos. Se trata también de incrementar la autonomía limitando todo lo posible la intervención humana

1.-Morfología de los robots manipuladores

En este capítulo se describen las características básicas de la estructura de los robots incluyendo tanto robots manipuladores como móviles. Se comienza considerando la estructura de los primeros comentando brevemente los tipos de articulaciones y configuraciones clásicas de brazos de robots industriales y órganos terminales.

Los robots manipuladores son, esencialmente, brazos articulados. De forma más precisa, un manipulador industrial convencional es una cadena cinemática abierta formada por un conjunto de elementos de la cadena interrelacionados mediante articulaciones o pares cinemáticos.

1.1 Articulaciones de los robots manipuladores

Existen diversos tipos de articulaciones robóticas para robots manipuladores o brazos robóticos a continuación se enlistaran y se describirán.

La articulación de rotación suministra un grado de libertad consistente en rotación alrededor del eje de la articulación. Esta articulación es, con diferencia, la más aplicada

En la articulación prismática el grado de libertad consiste en una translación a lo largo del eje de la articulación

En la articulación cilíndrica existen en armonía los grados de libertad de las articulaciones de rotación y las articulaciones prismáticas, es decir una rotación y una traslación.

La articulación planar está caracterizada por el movimiento de desplazamiento en un plano, existiendo por tanto dos grados de libertad. Esta articulación es difícil de describir con palabras, pero es como una especie de “sándwich” de tres segmentos planos sobresaliendo el de en medio, esta puede salir o meterse, además de girar hacia los lados.

Por ultimo esta la articulación esférica combinando tres giros en tres direcciones perpendiculares en el espacio, una especie de rotula.

Se estarán preguntando que es un grado de libertad, pues bien, son el número de parámetros independientes que fijan la situación del órgano terminal. Es decir hacia cuantos lados puede moverse la articulación. El número de grados de libertad suele coincidir con el número de eslabones en la cadena cinemática.

1.2 Configuraciones de los robots manipuladores

La estructura típica de un manipulador consiste en un brazo compuesto por elementos con articulaciones entre ellos. En el último enlace se coloca un órgano terminal o efector final tal como una pinza o un dispositivo especial para realizar operaciones.

Se consideran, en primer lugar, las estructuras más utilizadas como brazo de un robot manipulador. Estas estructuras tienen diferentes propiedades en cuanto a espacio de trabajo y accesibilidad a posiciones determinadas.

El espacio de trabajo es el conjunto de puntos en los que puede situarse el efector final u órgano terminal del manipulador. Corresponde al volumen encerrado por las superficies que determinan los puntos a los que accede el manipulador con su estructura totalmente extendida y totalmente plegada.

Por otra parte, todos los puntos del espacio de trabajo no tienen la misma accesibilidad mínima son los de las superficies que delimitan el espacio de trabajo ya que a ellos solo puede llegarse con una única orientación

Configuración cartesiana: La configuración tiene tres articulaciones prismáticas (3D o estructura PPP) esta configuración es bastante usual en estructuras industriales tales como pórticos, empleados para el transporte de cargas voluminosas.

La especificación de la posición de un punto se efectúa mediante las coordenadas cartesianas (x, y, z). Los valores que deben tomar las variables articulaciones que corresponden directamente a las coordenadas que toma el extremo del brazo. Por consiguiente, en esta configuración, se simplifica la tarea del controlador del robot que debe generar las órdenes para ejecutar una trayectoria definida mediante una secuencia de puntos expresados en coordenadas cartesianas

Sin embargo, la configuración no resulta adecuada para acceder a puntos situados en espacio relativamente cerrados y su volumen de trabajo es pequeño cuando se compara con el que puede obtenerse con otras configuraciones. Nótese que si se tienen tres segmentos de variación L, el volumen de trabajo seria L3.

Configuración cilíndrica: Esta configuración tiene dos articulaciones prismáticas y una de rotación (2D, 1G). La primera articulación es normalmente de rotación (estructurar RPP). La posición se especifica de forma natural en coordenadas

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