Fundamentos Teóricos

Robots Industriales

Definición de robótica industrial Mikell Groover, en su libro Automation, Production Systems and Computer Integrated Manufacturing, define al robot industrial como "...una máquina programable, de propósito general, que posee ciertas características antropomórficas, es decir, con características basadas en la figura humana..." Cabe destacar que la característica antropomórfica más común en nuestros días es la de un brazo mecánico, el cual realiza diversas tareas industriales.

Componentes de un robot:

El componente Articular lo constituye el manipulador, el cual consta de varias Articulaciones y sus elementos. Las partes que conforman el manipulador reciben los nombres de: cuerpo, brazo, muñeca y actuador final. Al actuador final se le conoce comúnmente como sujetador o gripper

Vamos a centrar nuestra atención en los elementos de las articulaciones. Cada articulación provee al robot de al menos un "grado de libertad". En otras palabras, las articulaciones permiten al manipulador realizar movimientos:

Lineales que pueden ser horizontales o verticales.	Por articulación
	(En los dos casos la línea roja representa la trayectoria seguida por el robot).

Además del manipulador, los otros elementos que forman parte del robot son un controlador, mecanismos de entrada y salida de datos y dispositivos especiales. El controlador del robot, como su nombre lo indica, es el que controla cada uno de los movimientos del manipulador y guarda sus posiciones. El controlador recibe y envía señales a otras máquinas-herramientas (por medio de señales de entrada/salida) y almacena programas.

Los mecanismos de entrada y salida, más comunes son: teclado, monitor y caja de comandos llamada "teach pendant". En el dibujo anterior tenemos un controlador (computer module) que envía señales a los motores de cada uno de los ejes del robot, la caja de comandos ("teach pendant") la cual sirve para enseñarle las posiciones al manipulador del robot. Para mandar instrucciones al controlador y para dar de alta programas de control, comúnmente se utiliza una computadora adicional. Es necesario aclarar que algunos robots únicamente poseen uno de estos componentes. En estos casos, uno de los componentes de entrada y salida permite la realización de todas las funciones.

Actuador final (gripper):

El actuador final (gripper) es un dispositivo que se une a la muñeca del brazo del robot con la finalidad de activarlo para la realización de una tarea específica. La razón por la que existen distintos tipos de efectores finales es, precisamente, por las funciones que realizan. Los diversos tipos podemos dividirlos en dos grandes categorías: pinzas y herramientas.

Las pinzas han sido diseñadas para que el robot cargue y descargue objetos, transporte materiales y ensamble piezas.

Los tipos de pinzas más comunes pertenecen al tipo llamado pivotante. Los dedos de la pinza giran en relación con los puntos fijos del pivote. De esta manera, la pinza se abre y se cierra
	Otro tipo de pinzas se denominan de movimiento lineal. En este caso, los dedos se abren y se cierran ejecutando un movimiento paralelo entre sí.
Al momento de diseñar una pinza deben tomarse en cuenta la forma y peso de la pieza de trabajo así como el tipo de movimiento que harán los dedos. Con estos lineamientos, se puede asegurar una buena sujeción, de tal forma que la pinza no modifique o dañe la estructura de la pieza. Una regla general es que la pinza debe sujetar a la pieza de trabajo de su centro de gravedad, esto ocasiona que se anulen los momentos que se pudieran generar por el peso de la pieza de trabajo.
	Para reducir los tiempos de ciclo en operaciones de carga y descarga de piezas a máquinas-herramientas se pueden diseñar efectores finales con doble pinza. Existen otros tipos de pinzas como ventosas, pinzas magnéticas y pinzas adhesivas. Dependiendo de la aplicación se puede sustituir las pinzas por herramientas
El robot que aparece en la siguiente figura tiene un dispositivo en su muñeca para aplicaciones de soldadura	En este robot el efector final consiste de una serie de sensores que puede tener diversas aplicaciones (medición, inspección).

Grados de libertad: Sin duda, una de las principales características que definen a los robots lo constituye los "grados de libertad" que posea. Hablar de "grados de libertad" equivale a decir número y tipo de movimientos del manipulador.

Observando los movimientos del brazo y de la muñeca, podemos determinar el número de grados de libertad que presenta un robot. Generalmente, tanto en el brazo como en la muñeca, se encuentra una variación que va desde uno hasta los tres grados de libertad.

A la muñeca de un manipulador le corresponden los siguientes movimientos o grados de libertad: giro (hand rotate), elevación (wrist flex) y desviación(wrist rotate) como lo muestra el siguiente modelo.

Cabe hacer notar que existen muñecas que no pueden realizar los tres tipos de movimiento Los grados de libertad del brazo de un manipulador están directamente relacionados con su anatomía, o configuración. Clasificación de robots en función del tipo de articulaciones

Cartesianos: sus tres articulaciones son prismáticas. Si están suspendidos del techo son de pórtico.

Cilíndricos: poseen la primer articulación angular y las otras dos prismáticas.

Polares: las dos primeras articulaciones son angulares y a tercera prismática. Angulares: todas las articulaciones son angulares