3 Robots industriales manipuladores - PoliformaT : Castellano 2... · Configuraciones especiales...

Robótica

TEMA 3:ROBOTS MANIPULADORES INDUSTRIALESMartin Mellado (martin@isa.upv.es)

Departamento de Ingeniería de Sistemas y Automática (DISA)Facultad de Informática de Valencia (FIV)Universidad Politécnica de Valencia (UPV)

Robots manipuladores industriales Martin Mellado DISA - UPV1

Universidad Politécnica de Valencia (UPV)

Tema 3Robots manipuladores industriales

OBJETIVOS

• Conocer y saber distinguir las diferentes configuraciones de robots manipuladores i d t i lindustriales

• Comprender las ventajas de cada configuraciónconfiguración

• Aprender las características más significativas de los robots manipuladores industriales

CONTENIDOS

1. Configuraciones• Configuraciones del brazo

Config raciones de m ñeca• Configuraciones de muñeca2. Características

ConfiguracionesCadena cinemática abierta:• Base: extremo fijo • Elemento terminal: extremo libre

Articulaciones del brazo: Articulaciones de muñeca:• RRR• RRP (RPR, PRR)• RPP (PRP PPR)

• R• RR• RRR• RPP (PRP, PPR)

• PPP• RRR

Robots redundantes: Más de 6 ejes

C id i N j d l b tConsideraciones - No son ejes del robot:• Ejes externos• Movimientos de la herramienta

• Movimientos de la herramienta

Ejes externosj

Cortesía KukaCortesía Kuka

Cortesía Fanuc Cortesía Motoman

Configuraciones del brazo

Robot angular (articulado, de revolución o antropomórfico):RRR: vertical de cadera horizontales de hombro y codo

RRR: vertical de cadera, horizontales de hombro y codoBrazo-robot más comúnVolumen de trabajo prácticamente esféricojOpciones: Hombro y/o codo desplazado

Con/sin paralelogramo

Robots angulares sin paralelogramog p g

Cortesía KukaCortesía ABBCortesía Fanuc

Cortesía Nachi

Cortesía Reis

Cortesía Motoman Cortesía Kawasaki Cortesía Staubli

Robots angulares con paralelogramog p g

Cortesía Kawasaki

Cortesía ABBCortesía ABB

Robots angulares con doble paralelogramog p g

Cortesía FanucCortesía ABB

Cortesía MotomanCortesía Kuka

Robot esférico (configuración pionera):RRP: Vertical de cadera horizontal de hombro y extensión

RRP: Vertical de cadera, horizontal de hombro y extensiónVolumen de trabajo prácticamente esféricoConfiguración robustagOpción pendular (bajas inercias y altas aceleraciones)

Cortesía Unimate

Cortesía Kuka

Cortesía Unimate

Cortesía PRAB

Robot SCARA (Selective Compliance Assembly Robot Arm):RRP: Verticales de cadera y codo extensión vertical

RRP: Verticales de cadera y codo, extensión verticalVolumen de trabajo cilíndricoOpciones RRP y PRR

Cortesía AdeptCortesía Motoman

Cortesía Sankyo

Robot cilíndrico:PRP: Vertical de cadera y extensiones vertical y horizontal

PRP: Vertical de cadera y extensiones vertical y horizontalVolumen de trabajo cilíndricoPrácticamente en desuso

Robot cartesiano:PPP: tres ejes prismáticos ortogonales

PPP: tres ejes prismáticos ortogonalesVolumen de trabajo prismáticoRobustos de grandes cargasg gOpción porticada

Cortesía ABB

Cortesía Wittmann

Cortesía Sankyo

Cortesía Reis

Configuraciones especiales del brazo

Robots con estructuras paralelasRobots delta

Robots delta

Cortesía ABB

Cortesía Fanuc

Cortesía SEF

Cortesía Fanuc Cortesía ABB

Angular de configuración especial

Cortesía Kuka

Cortesía ABB

Configuraciones especiales del brazoRobot angular redundante

Cortesía Mitsubishi

Configuraciones especiales del brazoRobot angular redundante y doble

Cortesía Motoman

Robot redundante con articulaciones R y P

Cortesía Mauersberger

Robot SCARA de brazo doble

Cortesía Mitsubishi

Configuraciones de la muñeca

Muñeca en línea (in-line) o RPY (roll-pitch-yaw)

( ) ( p y )Tres ejes de giro perpendiculares (con punto común)Muñeca más usada (facilidad de construcción y economía)P bl li it d i t fi ió d dProblemas: rango limitado, existe configuración degenerada

Cortesía ABB

Cortesía Kuka

Cortesía ABB

Muñeca PR (pitch roll)

Muñeca PR (pitch-roll)Robots de 5 ejesEn línea sin la 4ª articulación

Muñeca de giro (roll)Un único eje de giro

Un único eje de giroPerpendicular a la brida final del robot

Robots de 4 ejes (cartesianos, SCARAS y deltas)j ( y )Opción con paralelogramo

Robots angulares de doble paralelogramo

Cortesía FanucCortesía Sankyo

Muñeca desplazada (offset wrist)Configuración en línea con último eje desplazado

Configuración en línea con último eje desplazadoRango ilimitado y mayor volumen de trabajo de la muñeca

Cortesía ComauCortesía KukaC s

Cortesía ComauCortesía Kuka

Muñeca tres giros o de triple giro (triple roll wrist)3 ejes de giro no perpendiculares (hay opción desplazada)

3 ejes de giro no perpendiculares (hay opción desplazada)Construida con 4 articulaciones acopladas (cara y compleja)Rango ilimitado y mayor volumen de trabajo de la muñecag y y j

Cortesía Kuka Cortesía Kuka

Robots manipuladores industriales Martin Mellado DISA - UPV24Cortesía Kuka Cortesía Motoman

Cortesía Nachi

Características de los robots industriales manipuladores

• Ejes de movimiento• Volumen de trabajo

al• Volumen de trabajo• Alcance

Alcance horizontal

Cortesía Fanuc

Cortesía ABBCortesía Staubli

Características de los robots industriales manipuladoresCarga

SuplementariaCarga

Cortesía Kuka

Cortesía Motoman

Cortesía Kuka

Características de los robots industriales manipuladoresClasificación por carga y alcance

Según la carga soportada por un robot angular y su alcance se puede establecer la siguiente clasificación(las barreras son estimativas):( )

-Robots compactos: alcance hasta medio metro y hasta 5 Kg de carga-Robots pequeños: alcance hasta metro y medio y hasta 10 Kg de cargap q y y g g-Robots medianos: alcance hasta dos metros y hasta 100 Kg de carga-Robots pesados: alcance mayor de 2 metros y más de 100 Kg de carga

SCARA: soportan cargas pequeñas o como mucho medias (hasta 25 Kg)

ROBOTS CARTESIANOS DE TIPO PORTICADO: pueden llegar en versiones especiales a soportar más de una tonelada de carga

DELTA: soportan cargas muy pequeñas (hasta 3Kg)

Características de los robots industriales manipuladoresPrecisión y repetibilidad

LocalizacionesAlcanzadas

Repetibilidad

Alcanzadas

Localización Programada(ajustada a la resolución)

Localización

Error dePosicionamiento

Deseada

Precisión

Resolución

Características de los robots industriales manipuladoresVelocidades y aceleraciones

6Inicio/fin

• Tiempo del ciclo “pick & place”:1

1” 4 5

Tiempo (en segundos) que tarda un robot en ejecutar la siguiente secuencia de movimientos:1 Mover la herramienta en línea recta hacia abajo una pulgada2 Agarrar una carga dentro de su rango nominal3 Mover la herramienta en línea recta hacia arriba una pulgada4 Mover la herramienta libremente en horizontal 12 pulgadas

M l h i lí h i b j l d5 Mover la herramienta en línea recta hacia abajo una pulgada6 Soltar la carga7 Mover la herramienta en línea recta hacia arriba una pulgada8 V l l i ió d i i i8 Volver a la posición de inicio

• Test ISO

Características de los robots industriales manipuladoresSistema de control• Sistemas de control cerrados por el propietario

p p p• Apertura a arquitecturas PC en hardware• RTOS Comerciales (VxWorks)

Cortesía KukaCortesía ABBCortesía Fanuc

Características de los robots industriales manipuladores

Unidad de Programación (Teach Pendant)

Cortesía KukaCortesía ABB

Cortesía Kawasaki Cortesía FanucCortesía Motoman

CONCLUSIONES

• Se han presentado las configuraciones de robots más comunes y sus propiedadesS h t di d l t í ti tí i• Se han estudiado las características típicas de robots manipuladores industriales

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