1Robot de configuracin esfrica.Guillermo Domnguez Crespo, Jorge Escobar Hinojosa, Luis Fernandez, Leonardo Sarmiento.

gdominguez@est.ups.edu.ecjescobarh@est.ups.edu.eclfernandez@ups.edu.ec

lsarmientom@ups.edu.ecUniversidad Politcnica Salesiana

Escuela De ElectrnicaCuenca, Ecuador.

ResumenEn este documento se estudia la configuracin esf-rica utilizada en robots manipuladores, adems, para comprenderel uso que se les da en la industria, se adjuntan las caractersticasde un robot que cumple con esta configuracin, volumen detrabajo, medidas, aplicacin, as como un video.

Index TermsRobot, configuracin esfrica, configuracin po-lar.

I. INTRODUCCIN.

Un robot industrial se encuentra compuesto por un conjuntode articulaciones y eslabones, los cuales forman una cadena encinemtica abierta (es decir los dos extremos no se tocan) [1],esto nos permite realizar distintos trabajos en dependencia deltipo de configuracin utilizada, la primera articulacin sirvede base, y al final de la ultima se suele colocar la herramientade trabajo del robot.

La configuracin esfrica presenta dos articulaciones ro-tacionales y una articulacin prismtica (ver figura 1) [1],Los ejes de movimiento de las articulaciones son mutuamenteperpendiculares entre si [1].

Figura 1. Robot en configuracin esfrica.

El rea de trabajo bajo esta configuracin es una esferahueca, estos robots no logran desplazarse dentro de todo elvolumen descrito pues posen un rea muerta que se encuentra

en relacin directa con la longitud del elemento que se encuen-tra en el eje de la articulacin prismtica (brazo extensor); enla figura 2 se puede observar el rea de trabajo general de losrobots esfricos.

Figura 2. rea de trabajo del robot esfrico [2].

II. ANTECEDENTES

La robtica industrial depende mucho de dos tecnologascomo la de control numrico y de tele operadores, los robotsen la industria empezaron a crecer en la dcada de 1960. Elprimer robot cilndrico se instal en General Motors en 1961,fue desarrollado por Joe Engelberger y George Devol, el robotanmate obedeca comandos paso a paso almacenados en untambor magntico y con su brazo de 4 libras apilaba piezascalientes de metal fundido [3],[4],[5].

En 1961 General Motors instalo un robot cilndrico que esun dispositivo multifuncional reprogramable para manipularmaterial atreves de movimientos programados para tareasvariadas [3],[4],[5].

El robot Unimate trasportaba las piezas fundidas en el moldehasta llegar a la cadena de montaje y soldar las partes sobreel chasis de un vehculo lo que se ganaba con el unimate esque los trabajadores no inhalaban los gases de combustin qemanaba la suelda [3],[4],[5].

2El robot unimate est compuesto por una caja computari-zada, junto u conectada con otra cada que enlazaba a unbrazo articulado, con un programa de tareas almacenado enla memoria de tambor. En el 2013 se admite en el Robot Hallof Fame [3],[4],[5].

III. ROBOT CON CONFIGURACIN ESFRICA UNIMATE1000

Es una configuracin caracterizada por dos articulaciones derotacin y una prismtica (RRP), de forma que la posicin delextremo del tercer eslabn es expresado mediante coordenadaspolares [6].

Figura 3. Representacin de robot con configuracin esfrica.

III-A. Caractersticas

III-A1. Precisin: Es la medida del mnimo movimientoque puede realizar el robot expresado en la unidad de milme-tros.

1mm [7]

III-A2. Repetivilidad: Es una medida estadstica que nospermite saber el error que comete el robot al posicionarsevarias veces en un mismo punto.

1,3mm [7]III-A3. Carga:

29,9Kg [7]

III-A4. Velocidad: La velocidad de este robot manipuladores programable [7].

Figura 4. Otras Caractersticas [7]

III-A5. Otras Caractersticas:

III-B. Volumen De Trabajo Genrico

Tiene un buen volumen de trabajo, que en la mayora delos casos es solo menor a la configuracin angular.

Si el robot tiene un radio de giro de 360 grados y un rangode desplazamiento L, se define como su volumen de trabajo alespacio que existe entre una esfera de radio 2L con una esferaconcntrica de radio L. Este volumen de trabajo es igual a laresta del volumen de las mismas [6]:

V =28

3 pi L3

III-C. Volumen De Trabajo Especfico Y Medidas

Para el robot manipulador no se tiene un giro de 360 grados,sino una libertad 208 grados en la articulacin de rotacinhorizontal y 56 grados en la articulacin de rotacin vertical,con un rango de desplazamiento igual a 106 centmetros [7].

Para el montaje del robot se necesita un espacio de 3 x 3metros [7].

Figura 5. Volumen de trabajo y medidas [7]

III-D. Aplicaciones

Los robots esfricos como el caso de la marca Unimatese utilizan con xito en una amplia gama de operacionesde manipulacin y de fabricacin. La marca Unimate ofreceuna fiabilidad de hasta el 98 % en una gama variada deopciones estndar, El Robot en anlisis puede ser adaptadoa aplicaciones especficas, entre ellas:

Cargar maquinaria: Puede alzar maquinaria pesada, ello esmuy til para hacer inspeccin y mantenimiento de ciertasmaquinas herramienta o motores ya que dichas operacionesson ms sencillas si dichos objetos estn suspendidos en elaire [7].

3Fundicin de metal: Tiene la capacidad de trabajar enambientes donde se usa metal fundido, puede trasladar elmaterial fundido en cucharones, tambin pueden lubricar yrefrigerar piezas ciertas piezas o maquinas involucradas en lafbrica de fundicin. La vida til del robot se puede alargarsi las mquinas de fundicin a presin pueden controlan sutemperatura por tiempos de ciclo uniformes [7].

Prensa de troquel: Al ser de accionamiento hidrulico tieneun alto torque para transferir presin a un troquel, se troquelarhasta 400 piezas por hora usando este robot [7].

Forja: Al igual que puede transferir presin a un troqueltambin puede hacerlo a una prensa para forjar metal graciasal torque que maneja por su accionamiento hidrulico [7].

Para fabricacin de moldes de cera: Los movimientos suavesy controlados de los robots proporcionan una calidad de moldeimposible de lograr manualmente [7].

Soldado: Por ejemplo en lneas de fabricacin de auto-mviles puede realizar el soldado con una uniformidad delocalizacin y la integridad de la soldadura [7].

III-E. Video

En el siguiente link se puede encontrar un video que des-cribe el movimiento y funcionamiento del robot UNIMATE,que trabaja con un configuracin esfrica:

http://www.youtube.com/watch?v=CYZ9TZHnkp4

REFERENCIAS[1] F. Reyes; Matlab aplicado a robtica y mecatrnica, paginas

245-246 ,Grupo editor Alfaomega, Mexico, 2012.[2] National Chung Hsing University, Department of mechanical

engineering; Robotic Systems, publicacion en linea disponi-ble en: http://goo.gl/Ix1wcB

[3] History an evolution of industrial robots Silvia TRANNDA-FARI & Catalin SCRIPA University Transilvania of Brasovfaculty Technological Engineering and Industrial Management

[4] Dumitri. A. lonescu, E. Dutina, FlDiaconesc.D, Automateof control si deservire-Roboti Industriali, ed. University theBrasov,1986

[5] Draganescu, M.A doua revolutie Industriala, E.T. Bucures-ti.1980

[6] Anbal Ollero Baturone, Robtica: Manipuladores y robotsmviles, Marcombo Bouxareu Editores, Pginas 18-20, 2001,Disponible en google books.

[7] V. Daniel Hunt, Industrial Robotics Handbook, Industrial PressInc., New York, Pginas 257-259, 1983, Disponible en googlebooks.