Morfología del Robot¶

Grados de Libertad (GDL)¶

  • Los grados de libertad son cada una de las variables necesarias para obtener los movimientos de un cuerpo en el espacio.
  • Cada movimiento que realiza una articulación de forma independiente al anterior se denomina grado de libertad.
  • Un cuerpo puede tener un máximo de seis grados de libertad.
  • Para que un robot tenga total libertad de movimientos, necesita 6 GDL: 3 para definir su posición y 3 para definir su orientación.
  • En ocasiones, a los robots se les añade un GDL más para evitar obstáculos, denominándolos robots redundantes.

Movimientos¶

  • Una articulación puede realizar movimientos independientes.
  • Los movimientos que puede realizar una articulación son:
    • Rótula: (tres grados de libertad)
    • Planar: (dos grados de libertad)
    • Tornillo: (un grado de libertad)
    • Prismática: (un grado de libertad)
    • Rotación: (un grado de libertad)
    • Cilíndrica: (dos grados de libertad)
  • Los robots industriales normalmente utilizan articulaciones prismáticas y de rotación, cada una con un grado de libertad.

Configuraciones de Robots¶

  • La configuración de un robot se consigue mediante la combinación de las articulaciones para que se adapte a la función deseada.
  • Las configuraciones más frecuentes para funciones industriales son:
    • Cartesiano: Tres ejes con movimiento lineal, común en grandes áreas de trabajo.
    • Cilíndrico: Un eje rotacional en la base y ejes lineales perpendiculares, usado en áreas de trabajo redondas.
    • Esférico: Tres ejes, dos rotacionales y uno lineal, para apuntar en varias direcciones.
    • Angular: Ejes rotacionales, similar al brazo humano (hombro, codo, muñeca).
    • SCARA: Tres ejes, dos rotacionales y uno lineal.

Transmisores¶

  • Son elementos encargados de transmitir el movimiento desde los actuadores hasta las articulaciones.
  • Deben reducir al máximo el momento de inercia del robot, situando los actuadores cerca de la base y utilizando sistemas de transmisión.
  • Los transmisores pueden realizar la conversión de movimiento circular a lineal o viceversa.
  • Deben soportar un funcionamiento continuo a un par elevado y no afectar al movimiento que transmiten.

Reductores¶

  • Son los encargados de adaptar el par y la velocidad de salida del actuador a los valores adecuados para el movimiento de los elementos del robot.
  • Deben tener alta precisión y velocidad de posicionamiento.
  • Los reductores deben soportar pares elevados puntuales, tener un juego angular mínimo y poseer una alta rigidez torsional.
  • El juego angular es el ángulo que gira el eje de salida cuando se cambia su sentido de giro sin que gire el eje de entrada.
  • Los reductores más utilizados son los HDUC y CYCLO.

Actuadores¶

  • Tienen como objetivo la generación de movimiento de los elementos del robot, según órdenes dadas por un humano a través de la unidad de control.
  • Los actuadores pueden emplear energía neumática, hidráulica o eléctrica.
  • La elección del tipo de actuador depende de características como potencia, controlabilidad, peso/volumen, precisión, velocidad, mantenimiento y coste.
  • Los actuadores más comunes son:
    • Neumáticos: Utilizan presión de aire (5-10 bares), económicos, de acción rápida, pero con menor precisión.
    • Hidráulicos: Utilizan aceites minerales (50-100 bares), mayor precisión y capacidad de carga, pero más complejos y con riesgo de fugas.
    • Eléctricos: Los más utilizados, pueden ser de corriente continua (DC), alterna (AC) o paso a paso, eficientes y de fácil mantenimiento.

Sensores Internos¶

  • Son los encargados de conseguir que un robot realice su tarea con una adecuada precisión, velocidad e inteligencia.
  • Los tipos principales son:
    • De posición: como los encoders (digitales, incrementales) y los resolvers (analógicos). El LVDT es un sensor de posición analógico que se usa cuando se requiere alta precisión.
    • De velocidad: La tacogeneratriz es un sensor que proporciona una tensión proporcional a la velocidad de giro.
    • De presencia: Detectan objetos dentro de un radio determinado sin contacto físico.

Elementos Terminales¶

  • Son las partes que interactúan directamente con el entorno del robot.
  • Pueden ser de sujeción (pinzas) o herramientas, según la tarea.
  • La elección de la pinza depende del peso, forma, tamaño del objeto, equipo de accionamiento y fuerza necesaria para sujetar.
  • Herramientas comunes son pinzas de soldadura, sopletes, atornilladores y pistolas de pintura.