Robots Industriales: Tipos, Estructura, Componentes y Características

Definición de Robot Industrial

Un robot industrial es un manipulador automático capaz de orientar objetos y materiales a lo largo de movimientos y trayectorias variables y programables para la ejecución de tareas variadas. Sus principales características son:

• Se presenta en forma de brazo articulado terminado en una muñeca.
• Dispone de servomecanismos de control de posición.
• Es reprogramable y polivalente.
• Es capaz de generar trayectorias complejas en el espacio.
• Emplea microprocesadores para el control y la planificación de movimientos.
• Tiene capacidad de comunicación y coordinación con elementos externos.
• Es fácilmente integrable en las líneas automáticas de producción.

Propiedades de un Robot Industrial

• Los robots industriales típicos hacen trabajos que son difíciles, peligrosos o simples y repetitivos.
• Pueden realizar múltiples tareas.
• Realizan el mismo trabajo con precisión hora tras hora.
• No se cansan y no cometen errores por fatiga.
• Están adaptados especialmente para la realización de tareas repetitivas.

Estructura de un Robot Industrial

• Estructura mecánica (manipulador).
• Sistema locomotor y sensorial.
• Sistema de control de bajo nivel.
• Sistema de decisión y planificación.
• Dispositivos de entrada y salida de datos.
• Sistema de comunicación.

Componentes de un Robot Industrial

Estructura Mecánica

Está compuesta de varias articulaciones y sus elementos de transmisión y reducción. Las partes que conforman el manipulador reciben los nombres de cuerpo, brazo, muñeca y elemento terminal.

Sistema Locomotor

Sirve para actuar sobre la estructura mecánica.

Sistema Sensorial

Es necesario para conocer el estado del robot y de su entorno.

Sistema de Control de Bajo Nivel

Gobierna los accionadores del robot a partir de la definición de movimientos a ejecutar. Es el que controla cada uno de los movimientos del manipulador y guarda sus posiciones. El controlador recibe y envía señales a otros elementos de la célula de trabajo y almacena programas.

Sistema de Decisión y Planificación

Elabora el movimiento del robot a partir de la definición de las tareas a ejecutar, transmitida por el operador con ayuda del sistema de comunicación.

Dispositivos de Entrada y Salida de Datos

Los mecanismos de entrada y salida más comunes son el teclado, el monitor y la caja de comandos.

Sistema de Comunicación

Características de un Robot

Estáticas

• Grados de libertad
• Grados de maniobrabilidad
• Accesibilidad
• Movilidad
• Espacio de trabajo

Dinámicas

• Capacidad de carga
• Estabilidad
• Resolución y resolución espacial
• Exactitud
• Repetibilidad

Grados de Libertad

Un grado es cada uno de los movimientos independientes que una articulación permite efectuar a la estructura. El número de grados de la estructura viene determinado por la suma de los grados de cada una de las articulaciones. El número total de grados requerido puede completarse por medio de la muñeca: articulación o conjunto que enlazan el elemento terminal con el elemento de trabajo.

Espacio de Trabajo

Conjunto de puntos donde puede situarse el elemento terminal del robot. Corresponde al volumen encerrado por las superficies que determinan los puntos a los que accede el manipulador. Para diseñar el entorno de trabajo del robot es necesario conocer el espacio de trabajo.

Configuraciones de la Estructura Base

La elección del tipo de articulación entre componentes del manipulador configura una determinada estructura. Configuraciones más habituales:

• Cartesiana (PPP, ejes perpendiculares)
• Cilíndrica (PPP o RPP, ejes prismáticos perpendiculares)
• Esférica (RRP, ejes rotacionales perpendiculares)
• Angular (RRR, el primero perpendicular a los siguientes)
• SCARA (PRR o RRP, ejes paralelos verticales)
• Paralela

Control de la Célula de Trabajo

• La coordinación de las actividades que se realizan en la célula es un problema que hay que tratar en el diseño de la misma.
• La mayoría de las actividades son secuenciales, aunque también algunas pueden ser simultáneas.
• La coordinación de las actividades se efectúa mediante un dispositivo denominado controlador de la célula de trabajo.
• Las funciones pueden ser realizadas por el propio controlador del robot o por un dispositivo de control de nivel superior.