Charla de presentación de la Asociación de Robótica en el Robokode2015
Presentación Robótica
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CENTRO NACIONAL DE ACTUALIZACIÓN DOCENTEPROYECTO DE COMPUTACIÓN
ROBÓTICA Y AUTOMATIZACIÓN
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CONTENIDO
¿Qué es un Robot?•¿Por qué usar Robots?
Sensores•¿Por qué usar Sensores?•Funcionamiento•Tipos de sensores
Control •Sistemas de bucle abierto y cerrado•Programas•Grados de Libertad
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¿QUÉ ES UN ROBOT?
Sin embargo, los robot utilizados en la industria normalmente no se desplazan, no son inteligentes y no tienen aspecto humano, si no que son máquinas industriales controladas por computadoras y su aspecto y habilidades están determinadas por el tipo de tareas que deben realizar.
La cultura popular y la ciencia ficción, identifican a los robots como dispositivos con forma humana más o menos inteligentes.
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Cualquiera que sea su forma o tamaño, un robot es simplemente un dispositivo mecánico que puede realizar una serie de movimientos y desarrollar un trabajo.
Un robot debe tener siempre un controlador y un suministro energético o fuente de alimentación.
Fuente de alimentación
Controlador
Robot
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¿POR QUÉ USAR ROBOTS?
Un robot: Un humano:
Tiene memoria limitada que no se degrada y puede ser reemplazada.
Tiene una mayor fuerza.
Normalmente no es móvil.
Tiene memoria limitada y puede olvidar cosas.
Tiene fuerza limitada.
Tiene amplia movilidad.
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¿POR QUÉ UTILIZAR ROBOTS?
Un robot: Un humano:
Mantenimiento predecible, sin descansos, bajas laborales o huelgas.
No experimenta fatiga, aparte del necesario mantenimiento.
Puede realizar tareas repetitivas durante largos periodos de tiempo.
Está sujeto a bajas laborales, descansos, huelgas, etc.
Limitado por sus necesarios periodos de descanso.
Sujeto a fatiga y, alteraciones psicológicas.
Alta tolerancia de entorno, pudiendo trabajar en condiciones peligrosas.
Baja tolerancia al entorno, viéndose afectado por ruidos, sustancias tóxicas, temperaturas, etc.
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Un robot: Un humano:
Normalmente tiene un brazo de limitados movimientos y sus herramientas son menos versátiles que las manos humanas, aunque más rápidas y con más fuerza.
No requiere motivación.
Tiene dos brazos, amplio rango de movimientos, dos manos muy versátiles con limitada velocidad y fuerza.
Requiere continua motivación.
Tiene limitada percepción (vista, tacto u oído).
Tiene cinco sentidos altamente desarrollados.
Requiere una sustancial inversión inicial, y continuo mantenimiento.
Requiere de un salario.
¿POR QUÉ UTILIZAR ROBOTS?
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Realizar tareas de pintura con un terminal dispersor de pintura.
Levantar objetos utilizando dispositivos de succión, de agarre o imanes.
Soldar con una antorcha de soldadura o soldador.
Con diferentes elementos terminales, los robot pueden:
Retirar objetos de calderas u hornos con un gancho o sistema de agarre.
Realizar cirugía con láser o herramientas quirúrgicas.
¿POR QUÉ UTILIZAR ROBOTS?
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SENSORES
En una célula de trabajo automatizada pueden operar juntos muchos componentes, estando todos dirigidos por un controlador.
¿Por qué utilizar sensores?
Un controlador puede dirigir un robot utilizando la realimentación proveniente de los sensores de éste, como guía.
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Automatización es la operación o control automático de procesos, equipos o sistemas. La automatización controlada requiere de varios sensores para detectar y responder a los resultados del sistema y cambiar consecuentemente las condiciones de éste.
El sensor mostrado detecta cambios en el campo magnético para detectar la presencia, o distancia (proximidad), de una pieza.
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Un sistema de bucle cerrado tiene sensores que comunican al controlador qué ocurre en el sistema.
SISTEMA DE CONTROL DE BUCLE CERRADO
Comando de la computadora(Posición deseada)
ControladorMotor y engranajes
Brazo del robot
Sensor de posición
Posiciónreal
Realimentación
El servomecanismo tiene control de bucle cerrado. El controlador del servomecanismo hará que el motor opere hasta obtener la posición realmente deseada.
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La célula de trabajo tiene dos sensores que emiten un haz de luz infrarroja.
FUNCIONAMIENTO DE LOS SENSORES
El sensor de la cinta transportadora detecta cuando las piezas alcanzan el final de ésta.
Sensor de orificios
Sensor de la cinta transportadora
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Cuando una pieza pasa por el sensor de la cinta transportadora, aquella interrumpe el haz infrarrojo y el sensor envía esta información (realimentación) al controlador.
Mientras no se interrumpa el haz, el controlador sabe que no hay pieza. Se puede utilizar así la cinta transportadora como parte de un sistema de bucle cerrado.
Sensor de la cinta transportadora
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El sensor de orificios detecta si las piezas tienen un orificio en su interior.
Al colocar una pieza en el sensor, su haz infrarrojo será interrumpido si la pieza no tiene orificio. Una pieza con orificio por lo tanto, no interrumpe el haz del sensor.Es importante colocar las piezas con precisión en el sensor antes de solicitar a la computadora la comprobación del tipo de pieza.
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TIPOS DE SENSORES
Existen sensores para medir:
La presencia o distancia a un objeto. La velocidad, aceleración, o
la tasa de flujo.
La fuerza o presión ejercida.
Temperatura
Tamaño, forma o masa deun objeto. Las propiedades físicas de un objeto.
Propiedades magnéticas o eléctricas.
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CONTROL DE UN ROBOTLos movimientos de un robot están controlados por un programa. Un programa es una secuencia de instrucciones que una computadora utiliza para definir la tarea que el robot debe realizar y para controlarlo mientras la realiza.
Los movimientos de los robots industriales se generan gracias a actuadores que pueden ser motores eléctricos, dispositivos hidráulicos (fluido en circulación) y neumáticos (aire comprimido).
Los programas de robótica permiten alterar considerablemente las funciones de un robot sin que sea necesario cambiar el equipo utilizado.
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Algunos robots utilizan servomecanismos (servomotores o servos) para realizar el movimiento de las articulaciones.
SERVOMECANISMOS
El circuito de control recibe una señal eléctrica de control, que opera el motor para mover el mecanismo a la posición requerida.
Un motor eléctrico.
Un circuito de control.
Un mecanismo.
Un servomotor contiene:
Servomotores
(en el interior de la base)
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Un comando “ordena” al servomecanismo mover el robot a cierta posición.
Para que el movimiento y la posición final sean precisas y fiables, el servomecanismo necesita “saber” (detectar) a donde se ha movido el robot.
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Todos los movimientos están accionados por servomotores. En este brazo robot existen cuatro servomotores, uno interno y tres externos.
Rotación en la base. Vertical en el hombro.
Vertical en el codo. Apertura y cierre
de la pinza.
MOVIMIENTO
Codo
Pinza
Hombro
Base
Existen cuatro movimientos básicos que un brazo robot puede realizar:
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La pinza del extremo del brazo se abre y se cierra para sostener objetos.
PINZA
Cuando el servomotor desenrolla el cable, un resorte empuja la pinza para que se abra.
La pinza se cierra por la acción rotatoria del servomotor que bobina el cable.
Un cable de acción mecánica conecta la pinza con el servomotor.
Cable
Bobina del servomotor
Resorte
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El hombro tiene un movimiento vertical.
HOMBRO
Una pequeña varilla conecta el hombro con su servomotor.
Al rotar el servomotor, la varilla eleva o desciende el brazo.
El movimiento rotatorio del servomotor se convierte en lineal en la varilla, y en rotatorio de nuevo en el hombro del brazo.
Varilla
Servomotor
Hombro
Articulación hombro
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Hombro
Codo
El codo tiene un movimiento vertical como el del hombro.
Codo
Una varilla larga conecta la articulación del codo a su servomotor. Al rotar el servomotor, la varilla eleva o desciende el antebrazo. Varilla
Servomotor
Codo
Como en el hombro, el movimiento rotatorio del servomotor se convierte en lineal en la varilla, y en rotatorio de nuevo en la articulación del codo.
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Un servomotor en el interior de la base del robot hace girar el cuerpo de este en torno a su eje vertical.
Base
Base
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JUGANDO UN POCO