Portada

Mapa Mental.

Índice

·         Portada.

·         Índice

·         Objetivo:

·         Introducción.

·         Desarrollo.

·         Leyes de la robotíca

·         Tipos de robots

·         Diseño de un Robot

·         Robotica Industrial.

·         Aplicaciones Industriales.

-          Trabajos en fundición

-          Soldadura

-          Aplicación de materiales

-       Aplicación de adhesivos y sellantes

-          Alimentación de máquinas

-          Corte

-          Montaje

·         Cuestionario

·         Bibliografía

Objetivo:

Aprender, conocer y dominar aspectos básicos en Robótica, enfocándonos desde un punto Mecatrónico y como ha influido esta tecnologías a través del tiempo en distintos tipos de entornos.

Introducción.

¿Qué es la robótica?

El término "Robótica" fue acuñado por Isaac Asimov para describir la  tecnología de los robots. Él mismo predijo hace años el aumento de una poderosa  industria robótica, predicción que ya se ha hecho realidad. Recientemente se ha  producido una explosión en el desarrollo y uso industrial de los robots tal que se ha  llegado al punto de hablar de "revolución de los robots" y "era de los robots".

Es ahí donde parte nuestra investigación ya que hoy en dia los robots son parte de nuestro entorno especialmente en el sector industrial, a través de esta investigación lograremos conocer los principios básicos de la robotica y como influyen en la Mecatrónica.

Desarrollo.

Leyes de la robotíca

Leyes de la robotica

Tipos de robots

Desde un punto de vista muy general los robots pueden ser de los  siguientes tipos:

Androides.

Los androides son artilugios que se parecen y actúan como  seres humanos. Los robots de hoy en día vienen en todas las formas y  tamaños, pero a excepción de los robots que aparecen en las ferias y  espectáculos, no se parecen a las personas y por tanto no son androides.

Actualmente, los androides reales sólo existen en la imaginación y en las  películas de ficción.

Móviles

 Los robots móviles están provistos de patas, ruedas u orugas que  los capacitan para desplazarse de acuerdo a su programación. Elaboran la  información que reciben a través de sus propios sistemas de sensores y se  emplean en determinado tipo de instalaciones industriales, sobre todo para el  transporte de mercancías en cadenas de producción y almacenes. También se utilizan robots de este tipo para la investigación en lugares de difícil acceso o muy distantes,  como es el caso de la exploración espacial y de las investigaciones o rescates submarinos.

Industriales

Los  robots industriales son artilugios mecánicos y electrónicos destinados a realizar de forma automática (sin la intervención humana) determinados procesos de fabricación o manipulación.

Los robots industriales, en la actualidad, son con mucho los más frecuentemente encontrados. Japón y Estados Unidos lideran la fabricación y consumo.

Diseño de un Robot

En general hay cuatro tipos distintos de soluciones para los problemas a los que un robot se enfrenta. Dependiendo de las restricciones del problema, un tipo de solución será más apropiado que otro, pero raramente será un tipo aislado de soluciones quien proporcione el mejor resultado.

• Ingeniería del entorno.
• Cambio de la forma física del robot.
• Cambio del tipo de acciones que el robot lleva a cabo.
• Software de control más sofisticado para dirigir el comportamiento del robot.

Aquí se explica mejor algunos de los puntos más importantes.

·         Ingeniería del entorno.

Los humanos utilizamos este método continuamente para hacernos la vida más fácil. Cuando estamos diseñando un robot hay ciertas características del entorno que podrían simplificar el diseño del mismo. Por ejemplo un robot de limpieza que en vez de trabajar de día trabajara de noche, evitando así el problema de la gente moviéndose por su entorno.

·         Cambio de la forma física de un robot.

La forma de un robot puede tener un gran impacto en sus prestaciones. Un robot no cilíndrico corre mayor riesgo de quedar atrapado por una disposición desfavorable de obstáculos o de fallar al encontrar un camino en un espacio estrecho o intrincado.
Consideremos dos robots del mismo tamaño, uno cilíndrico y el otro cuadrado. Ambos encuentran un paso estrecho según se mueven. Un algoritmo sencillo permitirá al robot cilíndrico pasar, el robot choca, gira y lo intenta de nuevo hasta que pasa. Esto es así de simple porque el robot es capaz de girar estando en contacto con el obstáculo.
El robot cuadrado, por el contrario, tiene que retroceder y girar si quiere usar la misma táctica. Por tanto, siempre se requiere un algoritmo más complejo para la navegación de un robot cuadrado que para la de uno cilíndrico. Para entender la razón de esto, tenemos que apelar a un concepto avanzado en robótica conocido como espacio de configuraciones.

·         Software de control más sofisticado para dirigir el comportamiento del robot.

Un diseño sencillo puede ser suficiente para realizar la tarea encomendada si el software de control es lo suficientemente completo como para resolver todos los problemas a los que se enfrente.

Robotica Industrial.

Se utiliza/sirve para:

Los robots utilizados en el rubro industrial sirven para cumplir operaciones diversas con varios grados de libertad y destinado a sustituir la actividad física del hombre en las tareas repetitivas, monótonas, desagradables o peligrosas. Como ya dicho anteriormente lo mas usado por las industrias es el brazo mecánico, ya que este permite una movilidad o fuerza que el ser humano no puede llevar a cabo, y son utilizados, por ejemplo en fabricación, precisión, etc.

Un brazo mecánico puede presentar cuatro configuraciones: la cartesiana, la cilíndrica, la polar y la angular.

1)    La configuración cartesiana posee tres movimientos lineales, los cuales corresponden a los movimientos realizados en los ejes X, Y y Z.

2)    La configuración cilíndrica puede realizar dos movimientos lineales y uno rotacional.

3)    La configuración polar tiene varias articulaciones. Cada una de ellas puede realizar un movimiento distinto: rotacional, angular y lineal.

4)    La configuración angular es conocido como el “Brazo Articulado”  ya que presenta una articulación con movimiento rotacional y dos angulares, lo que lo lleva a ser uno de los mas complejos.

Aplicaciones Industriales.

La implantación de un robot industrial en un determinado proceso exige un detallado estudio previo del proceso en cuestión, examinando las ventajas e inconvenientes que conlleva la introducción del robot. Será preciso siempre estar dispuesto a admitir cambios en el desarrollo del proceso primitivo (modificaciones en el diseño de piezas, sustitución de unos sistemas por otros, etc.) que faciliten y hagan viable la aplicación del robot.

ü  Trabajos en fundición

ü  Soldadura

ü  Aplicación de materiales

ü  Aplicación de sellantes y adhesivos

ü  Alimentación de máquinas

ü  Procesado

ü  Corte

ü  Montaje

ü  Paletización

ü  Control de calidad

ü  Manipulación en salas blancas

En cuanto al tipo de robot a utilizar, habrá que considerar aspectos de diversa índole como espacio de trabajo, velocidad de carga, capacidad de control, coste, etc.

Video de apoyo.

Trabajos en fundición

La fundición por inyección fue el primer proceso robotizado (1960). En este proceso el material usado, en estado líquido, es inyectado a presión en el molde. Este último está formado por dos mitades que se mantienen unidas durante la inyección del metal mediante la presión ejercida por dos cilindros. La pieza solidificada se extrae del molde y se enfría para su posterior desbardado. El molde, una vez limpio de residuos de restos de metal y adecuadamente lubricado, puede ser usado de nuevo.

El robot se usa en:

·         la fundición de las piezas del molde y transporte de éstas a un lugar de enfriado y posteriormente a otro proceso (desbardado, corte, etc.).

·         la limpieza y mantenimiento de los moldes, eliminando rebabas (por aplicación de aire comprimido) y aplicando el lubricante.

·         la colocación de piezas en el interior de los moldes (embutidos).

Las cargas manejadas por los robots en estas tareas suelen ser medias o altas (del orden de decenas de kilogramos), no se necesita una gran precisión y su campo de acción ha de ser grande. Su estructura más frecuente es la polar y la articular y su sistema de control es por lo general sencillo.

Soldadura

La industria automovilística ha sido la gran impulsora de la robótica industrial, empleando la mayor parte de los robots instalados hoy día. La tarea robotizada más frecuente dentro de la fabricación de automóviles ha sido, sin duda alguna, la soldadura de carrocerías. En este proceso, dos piezas metálicas se unen en un punto para la fusión conjunta de ambas partes, denominándose a este tipo de soldadura por puntos.

Para ello, se hace pasar una corriente eléctrica elevada y a baja tensión a través de dos electrodos enfrentados entre los que se sitúan las piezas a unir. Los electrodos instalados en una pinza de soldadora, deben sujetar las piezas con una presión determinada (de lo que depende la precisión de la soldadura). Además deben ser controlados los niveles de tensión e intensidad necesarios, así como el tiempo de aplicación. Todo ello exige el empleo de un sistema de control del proceso de soldadura.

La robotización de la soldadura por puntos admite dos soluciones: el robot transporta la pieza presentando ésta a los electrodos que están fijos, o bien, el robot transporta la pinza de soldadura posicionando los electrodos en el punto exacto de la pieza en la que se desea realizar la soldadura. El optar por uno u otro método depende del tamaño, peso y manejabilidad de las piezas.
En las grandes líneas de soldadura de carrocerías de automóviles, éstas pasan secuencialmente por varios robots dispuestos frecuentemente formando un pasillo; los robots, de una manera coordinada, posicionan las piezas de soldadura realizando varios puntos consecutivamente.

La gran demanda de robots para la tarea de soldadura por puntos ha originado que los fabricantes desarrollen robots especiales para esta aplicación que integran en su sistema de programación el control de la pinza de soldadura que portan en su extremo.

Aplicación de materiales

El acabado de superficies por recubrimiento de un cierto material (pintura, esmalte, partículas de metal, etc.) con fines decorativos o de protección, es una parte crítica en muchos procesos de fabricación.

Tanto en la pintura como en el metalizado, esmaltado o arenado, la problemática a resolver es similar, siendo la primera la que cuenta con mayor difusión. Su empleo esta generalizado en la fabricación de automóviles, electrodomésticos, muebles, etc.

En estos procedimientos se cubre una superficie (de forma tridimensional y en general complicada) con una mezcla de aire y material pulverizada mediante una pistola. Es preciso conseguir una perfecta homogeneidad en el reparto de la pintura, realizándose para ello un control de la viscosidad, de la distancia entre las piezas y la pistola, de la velocidad de movimiento de ésta, del número de pasadas etc. Todos estos parámetros son tradicionalmente controlados por el operario.



Por otra parte el entorno en el que se realiza la pintura es sumamente desagradable y peligroso. En él se tiene simultáneamente un reducido espacio, una atmósfera tóxica, un alto nivel de ruido y un riesgo de incendio. Estas circunstancias han hecho de la pintura y operaciones afines, un proceso de interesante robotización. Con el empleo del robot se eliminan los inconvenientes ambientales y se gana en cuanto a homogeneidad en la calidad del acabado, ahorro de pintura y productividad.

Incluyo un video de aplicación de un robot.

Aplicación de adhesivos y sellantes

Los robots son frecuentemente utilizados para la aplicación de cordones de material sellante o adhesivos en la industria del automóvil sellante de ventanas y parabrisas, material anticorrosión en los bajos del coche, etc.).

En este proceso el material a aplicar se encuentra en forma líquida o pastosa en un tanque, siendo bombeada hasta la pistola de aplicación que porta el robot, que regula el caudal de material que es proyectado.

El robot, siguiendo la trayectoria programada, proyecta la sustancia que se solidifica al contacto con el aire. En este proceso, tan importante como el control preciso de la trayectoria del robot es el control sincronizado de su velocidad y del caudal de material suministrado por la pistola, puesto que la cantidad de material proyectado en un punto de la pieza depende de ambos factores.
Es habitual una disposición del robot suspendido sobre la pieza, siendo necesario, por los motivos antes expuestos, que el robot tenga capacidad de control de trayectoria continua (posición y velocidad reguladas con precisión), así como capacidad de integrar en su propia unidad de control la regulación del caudal de material aportado en concordancia con la velocidad del movimiento.

Alimentación de máquinas

La alimentación de máquinas especializadas es otra tarea de manipulación de posible robotización. La peligrosidad y monotonía de las operaciones de carga y descarga de máquinas como prensas, estampadoras, hornos o la posibilidad de usar un mismo robot para transferir una pieza a través de diferentes máquinas de procesado, ha conseguido que gran número de empresas hayan introducido robots en sus talleres.

En la industria metalúrgica se usan prensas para conformar los metales en frío o, para mediante estampación y embutido, obtener piezas de complicadas formas a partir de planchas de metal. En ocasiones la misma pieza pasa consecutivamente por varias prensas hasta conseguir su forma definitiva. La carga y descarga de estas máquinas se realiza tradicionalmente a mano, con el elevado riesgo que esto conlleva para el operario, al que una pequeña distracción puede costarle un serio accidente. Estas circunstancias, junto con la superior precisión de posicionamiento que puede conseguir el robot, y la capacidad de éste de controlar automáticamente el funcionamiento de la máquina y dispositivos auxiliares, han hecho que el robot sea una solución ventajosa para estos procesos.

Por otra parte, los robots usados en estas tareas son, por lo general, de baja complejidad, precisión media, número reducido de grados de libertad y de control sencillo, bastando en ocasiones con manipuladores secuenciales. Su campo de acción interesa que sea grande. En cuanto a la carga, varía mucho, pudiéndose necesitar robots con capacidad de carga de pocos kilogramos, hasta  de algunos cientos (existen robots capaces de manipular hasta tonelada y media). Las estructuras más frecuentemente utilizadas son la cilíndrica, esférica y articular. También la cartesiana puede aportar en ocasiones la solución más adecuada.

Corte

El corte de materiales mediante el robot es una aplicación reciente que cuenta con notable interés. La capacidad de reprogramación del robot y su integración en un sistema, hacen que aquél sea el elemento ideal para transportar la herramienta de corte sobre la pieza, realizando con precisión un programa de corte definido previamente desde un sistema de diseño asistido por computador (CAD).

Los métodos de corte no mecánico más empleados son oxicorte, plasma, láser y chorro de agua, dependiendo de la naturaleza del material a cortar. En todos ellos el robot transporta la boquilla por la que se emite el material de corte, proyectando éste sobre la pieza al tiempo que sigue una trayectoria determinada.
Las piezas a cortar pueden disponerse en varias capas, unas encima de otras, realizándose el corte simultáneo de todas ellas (método de corte de patrones en la industria textil).

Si bien el oxicortante y el corte por plasma son tecnologías muy extendidas, y consecuentemente bien conocidas, no ocurre lo mismo en el corte por láser y por chorro de agua, de más reciente aparición. La disposición típica del robot en el corte por chorro de agua es el robot suspendido trabajando sobre las piezas fundamentalmente en dirección vertical.
El robot porta una boquilla de pequeño diámetro (normalmente de 0.1mm.) por la que sale un chorro de agua, en ocasiones con alguna sustancia abrasiva, a una velocidad del orden de 900 m/s, y a una presión del orden de 4000 kg/cm². El sistema completo precisa de bomba, intensificador, reguladores de presión y electro válvulas.
El corte por chorro de agua puede aplicarse a materiales como alimentos, fibra de vidrio, PVC, mármol, madera, goma espuma, neopreno, yeso, tela, cartón, e incluso a metales como aluminio, acero y titanio. En estos casos se añade al agua una sustancia abrasiva.
Las principales ventajas del corte por chorro de agua frente a otros sistemas son:

- no provoca aumento de temperatura en el material;
- no es contaminante;
- no provoca cambios de color;
- no altera las propiedades de los materiales;
- el coste de mantenimiento es bajo.

Montaje

Las operaciones de montaje, por la gran precisión y habilidad que normalmente exigen, presentan grandes dificultades para su automatización flexible. Sin embargo, el hecho de que estas operaciones representen una buena parte de los costes totales del producto, ha propiciado las investigaciones y desarrollos en esta área, consiguiéndose importantes avances.
Muchos procesos de ensamblado se han automatizado empleando máquinas especiales que funcionan con gran precisión y rapidez. Sin embargo, el mercado actual precisa de sistemas muy flexibles, que permitan introducir frecuentes modificaciones en los productos con unos costes mínimos. Por este motivo el robot industrial se ha convertido en muchos casos en la solución ideal para la automatización del ensamblaje.

El tipo SCARA ha alcanzado gran popularidad en este tipo de tareas por su bajo coste y buenas características. Éstas se consiguen por su adaptabilidad selectiva, presentando facilidad para desviarse, por una fuerza externa, en el plano horizontal y una gran rigidez para hacerlo en el eje vertical.
También se usan con frecuencia robots cartesianos por su elevada precisión y, en general, los robots articulares que pueden resolver muchas de estas aplicaciones con suficiente efectividad.

La dificultad inherente de este tipo de tareas obliga, en casi todos los casos, a facilitarlas con un adecuado rediseño de las partes que componen el conjunto a ensamblar. De este modo, conjuntos cuyo ensamblaje automatizado sería inabordable con su diseño inicial, pueden ser montados de una manera competitiva mediante el empleo de robots.

Cuestionario

1.- ¿Qué es robótica?

a)    La Robótica consiste en el diseño de sistemas

b)    La Robótica describe todas las tecnologías asociadas con los robots

c)     Ambas

2.- ¿Qué es un robot industrial?

Un robot industrial es un manipulador multifuncional reprogramable, capaz de mover materias, piezas, herramientas, o dispositivos especiales, según trayectorias variables, programadas para realizar tareas diversas

3.- ¿Quién creo el término robótica?

d)     Isaac Asimov

e)    Goertz del Argonne

f)     Ni uno de los dos

4.- ¿Cuáles son las cuatro configuraciones de un brazo mecánico?

g)    cartesiana, la cilíndrica, la polar y la angular

h)    movimientos en X, en Y, en Z

i)      ambas

5.- ¿para que sirve la robótica industrial?

a)      sustituir la actividad física del hombre en las tareas repetitivas, monótonas, desagradables o peligrosas

b)      para quitar espacio

c)       las dos

6.- Marca cuales son partes críticas de un proceso de fabricación.

j)      Acabado de superficies.

k)    Aplicación de esmalte.

l)      Aplicación de pintura.

7.- Todos los procedimientos y funciones de un robot no pueden ser controlados controlados por un operario.

Verdadero.

Falso.

8.- ¿Qué beneficios trae consigo un robot en un proceso como el de pintura?

a)    Mayor productividad.

b)    Ninguno.

c)    El de acabado.

d)    Todos los anteriores.

e)    El no ahorro de pintura.

9.- Los robots no son frecuentemente utilizados para la aplicación de cordones de material sellante o adhesivos en la industria del automóvil.

Verdadero.

Falso.

10.- ¿Cómo solda un robot?

a)    No pueden soldar.

b)    El material a aplicar se encuentra en forma líquida o pastosa en un tanque, siendo bombeada hasta la pistola de aplicación que porta el robot.

c)    El robot, siguiendo la trayectoria programada, proyecta la sustancia que se solidifica al contacto con el aire

11.- ¿Qué características debe tener un robot que puede soldar?

a)    Mantener la trayectoria continua.

b)    Ninguna.

c)    Capacidad de integrar en su propia unidad de control la regulación del caudal de material aportado

12.- La alimentación de máquinas especializadas es otra tarea de manipulación de posible robotización

Verdadero.

Falso.

13.- El operador humano tiene mayor capacidad que un robot para realizar cambios de estación de piezas ya que este puede distraerse.

Verdadero.

Falso.

14.- ¿En qué tareas son usados los robots?

a)  Baja complejidad.

b)    Precisión media.

c)    Control sencillo.

15.-  La capacidad de reprogramación del robot y su integración en un sistema, no hacen que aquél sea el elemento ideal para transportar la herramienta de corte sobre la pieza

Verdadero.

Falso.

16.- ¿Cuál (es) es (son) los métodos más empleados de corte?

d)    Lima

e)    Plasma.

f)     Chorro de agua.

17.- Ventajas del corte a chorro de agua.

g)    No contamina.

h)    Provoca cambios en el calor.

i)      Las dos anteriores.

18.- El robot industrial se ha convertido en muchos casos en la solución ideal para la automatización del ensamblaje.

Verdadero.

Falso.