TIPOS DE ROBOTS

Ningún autor se pone de acuerdo en cuántos y cuáles son los tipos de robots y sus características esenciales. Las clasificaciones más común son las que continuación se presentan:

EN FUNCIÓN DEL MEDIO:

• Terrestres (vehículos, robots con patas, manipuladores industriales)
• Aéreos (dirigibles)
• Acuáticos (nadadores, submarinos)
• Híbridos (trepadores)

EN FUNCIÓN DEL CONTROL DE MOVIMIENTO:

• Autónomos
• Teleoperados.
• Robots fijos: automatización de procesos industriales, asistencia médica, etc.
• Robots móviles: exploración, transporte.
• Reproducir ciertas capacidades de los organismos vivos.
• Otros: entretenimiento

EN FUNCION DE SU APLICACIÓN:

–Industriales y manipuladores.
–Móviles o vehículos robot.
–Prótesis para uso humano.
–Didácticos o experimentales.
–Manos teledirigidas o telechirs.
–Instalaciones inteligente.
–Microrrobots o nanorobots.

Industriales o manipuladores

Suelen tener forma de brazo articulado, en cuyo extremo incorporan elementos de sujeción o herramientas. Realizan tareas repetitivas en industrias de automoción, fabricación mecánica o electrónica en las que se emplean para montar y mover piezas o componentes, soldar, pintar …

Moviles o vehiculos robot

Se desplazan empleando ruedas, orugas o patas articuladas, y se utilizan par suministrar herramientas o materiales a los manipuladores, para transportar materiales peligrosos, para construir túneles …

Prótesis para uso humano

Son dispositivos electromecánicos que realizan el trabajo de las manos, los dedos o las piernas de los seres humanos.

Didacticos o experimentales

Se utilizan para la enseñanza y el aprendizaje de la robótica.

Manos teledirigidas o telechirs

Se destinan a manipular productos reactivos o peligrosos y a colaborar en operaciones quirúrgicas controladas de forma remota por cirujanos expertos.

Instalaciones inteligentes

Sirven para controlar de manera automatizada las mercancías de almacenes o los libros de bibliotecas, entre otras aplicaciones.

Microrrobots y nanorobots

Dispositivos de un tamaño de centímetros o milímetros con los que se actúa, por ejemplo, en el cuerpo humano para realizar intervenciones.

ARQUITECTURA DE UN ROBOT

En un robot se pueden distinguir cuatro elementos bien diferenciados:

–La estructura
–Los actuadores
–Los sensores (comunicación, percepción visión, etc.)
–El sistema de control (servocontrol, generación de trayectorias, planificación)

LA ESTRUCTURA

Es el esqueleto del robot y está constituido por los mecanismos y articulaciones que permiten su movimiento

LOS ACTUADORES

Son los elementos que a modo de músculos se encargan de suministrar la fuerza necesaria para mover la estructura del robot.

–Actuadores eléctricos.
–Actuadores neumáticos.
–Actuadores hidráulicos.

LOS SENSORES

Son los sentidos del robot, es decir constituyen un conjunto de elementos que le permiten conocer el estado del mundo que le rodea y la posición exacta de sus componentes.

Algunos tipos de sensores electrónicos:

»Sensores de temperatura.
»Sensores de deformación.
»Sensores de acidez.
»Sensores de luz.
»Sensores de contacto.
»Sensores de proximidad.

LOS SISTEMAS DE CONTROL

Es el cerebro del robot. En función de las tareas que desempeña el robot, es más o menos complejo.

Existen diferentes sistemas para controlar los robots, los más importantes son:

- Controladores de secuencia fija o variable a lazo abierto.
- Controladores de secuencia variable por realimentación interna.
- Controladores inteligentes o de realimentación externa.

ESQUEMA GENERAL DE UN ROBOT

TECNOLOGIA ROBOTICA

Comprende campos como:

• Diseño de máquinas
• Teoría de control
• Microelectrónica
• Programación
• Inteligencia artificial
• Entre otras


LOS GRADOS DE LIBERTAD

Son cada uno de los movimientos básicos que definen la movilidad de un determinado robot. Puede indicar un movimiento longitudinal o de rotación. Cada uno de los movimientos independientes que puede realizar cada articulación con respecto a la anterior:

• Espacio 2D -> 2 grados de libertad
• Espacio 3D->3 grados
• Mas de 3 grados: colocación de la herramienta en la orientación adecuada para realizar el trabajo.

ÁREA DE TRABAJO (Working Envelope)

Espacio que el robot puede acceder al moverse. Debido a la estructura de las articulaciones y al número de ellas existente, el brazo del robot puede llegar a alcanzar ciertos puntos del espacio, pero nunca todos. Al conjunto de los puntos del espacio que el robot puede alcanzar con su herramienta se le denomina campo de acción, y es una característica propia de cada robot.


TIPOS DE ARTICULACIONES

Existen diferentes tipos de articulaciones. Las más utilizadas en robótica son las que se indican en la figura 1.

Fig. 9 Tipos de articulaciones robóticas.

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

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

En la articulación cilíndrica existen dos grados de libertad: una rotación y una traslación.

La articulación planar está caracterizada por el movimiento de desplazamiento en un plano, existiendo por lo tanto, dos grados de libertad.

Por último, la articulación esférica combina tres giros en tres direcciones perpendiculares en el espacio.

ESTRUCTURAS BASICAS; TIPOS DE CINEMATICA O CONFIGURACION DE ROBOTS

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. En la figura 2 se muestran cuatro configuraciones básicas.

Fig. 10 Estructuras básicas de manipuladores.


Configuración cartesiana.

La configuración tiene tres articulaciones prismáticas (3D o estructura PPP). Esta configuración es bastante usual en estructuras industriales, tales como pórticos, empleadas para el transporte de cargas voluminosas. La especificación de posición de un punto se efectúa mediante las coordenadas cartesianas (x,y,z). Los valores que deben tomar las variables articulares corresponden directamente a las coordenadas que toma el extremo del brazo. Esta configuración no resulta adecuada para acceder a puntos situados en espacios relativamente cerrados y su volumen de trabajo es pequeño cuando se compara con el que puede obtenerse con otras configuraciones.

Configuración cilíndrica.

Esta configuración tiene dos articulaciones prismáticas y una de rotación (2D, 1G). La primera articulación es normalmente de rotación (estructura RPP). La posición se especifica de forma natural en coordenadas cilíndricas. Esta configuración puedes ser de interés en una célula flexible, con el robot situado en el centro de la célula sirviendo a diversas máquinas dispuestas radialmente a su alrededor. El volumen de trabajo de esta estructura RPP (o de la PRP), suponiendo un radio de giro de 360 grados y un rango de desplazamiento de L, es el de un toro de sección cuadrada de radio interior L y radio exterior 2L. Se demuestra que el volumen resultante es: . 3piLLL

Configuración polar o esférica.

Está configuración se caracteriza por dos articulaciones de rotación y una prismática (2G, 1D o estructura RRP). En este caso las variables articulares expresan la posición del extremo del tercer enlace en coordenadas polares.
En un manipulador con tres enlaces de longitud L, el volumen de trabajo de esta estructura, suponiendo un radio de giro de 360 grados y un rango de desplazamiento de L, es el que existe entre una esfera de radio 2L y otra concéntrica de radio L. Por consiguiente el volumen es (28/3)piLLL.

Configuración angular.

Esta configuración es una estructura con tres articulaciones de rotación (3G o RRR). La posición del extremo final se especifica de forma natural en coordenadas angulares.
La estructura tiene un mejor acceso a espacios cerrados y es fácil desde el punto de vista constructivo. Es muy empleada en robots manipuladores industriales, especialmente en tareas de manipulación que tengan una cierta complejidad. La configuración angular es la más utilizada en educación y actividades de investigación y desarrollo. En esta estructura es posible conseguir un gran volumen de trabajo. Si la longitud de sus tres enlaces es de L, suponiendo un radio de giro de 360 grados, el volumen de trabajo sería el de una esfera de radio 2L, es decir (32/3)piLLL .

Configuración SCARA.

Esta configuración está especialmente diseñada para realizar tareas de montaje en un plano. Está constituida por dos articulaciones de rotación con respecto a dos ejes paralelos, y una de desplazamiento en sentido perpendicular al plano. El volumen de trabajo de este robot, suponiendo segmentos de longitud L, un radio de giro de 360 grados y un rango de desplazamiento de L es de 4piLLL.

Bibliografia:

[1] fundamentos de robotica. Antonio Barrientos, Luis Felipe Peñin, Carlos Balaguer, Rafael Aracil. Mc Graw Hill

[2] http://www.britannica.com/EBchecked/topic-art/505818/56152/Genghis-the-robot-Genghis-was-built-at-MIT-in-the

[3] http://www.roboticspot.com/especial/exploracion/voyager.php

[4] http://www.scribd.com/