Post on 03-Nov-2018
Robótica
TEMA 3:ROBOTS MANIPULADORES INDUSTRIALESMartin Mellado (martin@isa.upv.es)
Departamento de Ingeniería de Sistemas y Automática (DISA)Facultad de Informática de Valencia (FIV)Universidad Politécnica de Valencia (UPV)
Robots manipuladores industriales Martin Mellado DISA - UPV1
Universidad Politécnica de Valencia (UPV)
Tema 3Robots manipuladores industriales
OBJETIVOS
• Conocer y saber distinguir las diferentes configuraciones de robots manipuladores i d t i lindustriales
• Comprender las ventajas de cada configuraciónconfiguración
• Aprender las características más significativas de los robots manipuladores industriales
Robots manipuladores industriales Martin Mellado DISA - UPV2
Tema 3Robots manipuladores industriales
CONTENIDOS
1. Configuraciones• Configuraciones del brazo
Config raciones de m ñeca• Configuraciones de muñeca2. Características
Robots manipuladores industriales Martin Mellado DISA - UPV3
ConfiguracionesCadena cinemática abierta:• Base: extremo fijo • Elemento terminal: extremo libre
g
j
Articulaciones del brazo: Articulaciones de muñeca:• RRR• RRP (RPR, PRR)• RPP (PRP PPR)
• R• RR• RRR• RPP (PRP, PPR)
• PPP• RRR
Robots redundantes: Más de 6 ejes
C id i N j d l b tConsideraciones - No son ejes del robot:• Ejes externos• Movimientos de la herramienta
Robots manipuladores industriales Martin Mellado DISA - UPV4
• Movimientos de la herramienta
Ejes externosj
Cortesía KukaCortesía Kuka
Robots manipuladores industriales Martin Mellado DISA - UPV5
Cortesía Fanuc Cortesía Motoman
Configuraciones del brazo
Robot angular (articulado, de revolución o antropomórfico):RRR: vertical de cadera horizontales de hombro y codo
g
RRR: vertical de cadera, horizontales de hombro y codoBrazo-robot más comúnVolumen de trabajo prácticamente esféricojOpciones: Hombro y/o codo desplazado
Con/sin paralelogramo
Robots manipuladores industriales Martin Mellado DISA - UPV6
Robots angulares sin paralelogramog p g
Cortesía KukaCortesía ABBCortesía Fanuc
Cortesía Nachi
Cortesía Reis
Robots manipuladores industriales Martin Mellado DISA - UPV7
Cortesía Motoman Cortesía Kawasaki Cortesía Staubli
Robots angulares con paralelogramog p g
Cortesía Kawasaki
Robots manipuladores industriales Martin Mellado DISA - UPV8
Cortesía ABBCortesía ABB
Robots angulares con doble paralelogramog p g
Cortesía FanucCortesía ABB
Robots manipuladores industriales Martin Mellado DISA - UPV9
Cortesía MotomanCortesía Kuka
Configuraciones del brazo
Robot esférico (configuración pionera):RRP: Vertical de cadera horizontal de hombro y extensión
g
RRP: Vertical de cadera, horizontal de hombro y extensiónVolumen de trabajo prácticamente esféricoConfiguración robustagOpción pendular (bajas inercias y altas aceleraciones)
Cortesía Unimate
Cortesía Kuka
Cortesía Unimate
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Cortesía PRAB
Configuraciones del brazo
Robot SCARA (Selective Compliance Assembly Robot Arm):RRP: Verticales de cadera y codo extensión vertical
g
RRP: Verticales de cadera y codo, extensión verticalVolumen de trabajo cilíndricoOpciones RRP y PRR
Robots manipuladores industriales Martin Mellado DISA - UPV11
Cortesía AdeptCortesía Motoman
Cortesía Sankyo
Configuraciones del brazo
Robot cilíndrico:PRP: Vertical de cadera y extensiones vertical y horizontal
g
PRP: Vertical de cadera y extensiones vertical y horizontalVolumen de trabajo cilíndricoPrácticamente en desuso
Robots manipuladores industriales Martin Mellado DISA - UPV12
Configuraciones del brazo
Robot cartesiano:PPP: tres ejes prismáticos ortogonales
g
PPP: tres ejes prismáticos ortogonalesVolumen de trabajo prismáticoRobustos de grandes cargasg gOpción porticada
Cortesía ABB
Cortesía Wittmann
Cortesía Sankyo
Robots manipuladores industriales Martin Mellado DISA - UPV13
Cortesía Reis
Configuraciones especiales del brazo
Robots con estructuras paralelasRobots delta
g p
Robots delta
Cortesía ABB
Cortesía Fanuc
Cortesía SEF
Robots manipuladores industriales Martin Mellado DISA - UPV14
Cortesía Fanuc Cortesía ABB
Configuraciones especiales del brazo
Angular de configuración especial
g p
Cortesía Kuka
Robots manipuladores industriales Martin Mellado DISA - UPV15
Cortesía ABB
Configuraciones especiales del brazoRobot angular redundante
g p
Robots manipuladores industriales Martin Mellado DISA - UPV16
Cortesía Mitsubishi
Configuraciones especiales del brazoRobot angular redundante y doble
g p
Cortesía Motoman
Robots manipuladores industriales Martin Mellado DISA - UPV17
Configuraciones especiales del brazo
Robot redundante con articulaciones R y P
g p
Cortesía Mauersberger
Robots manipuladores industriales Martin Mellado DISA - UPV18
Configuraciones especiales del brazo
Robot SCARA de brazo doble
g p
Cortesía Mitsubishi
Robots manipuladores industriales Martin Mellado DISA - UPV19
Configuraciones de la muñeca
Muñeca en línea (in-line) o RPY (roll-pitch-yaw)
g
( ) ( p y )Tres ejes de giro perpendiculares (con punto común)Muñeca más usada (facilidad de construcción y economía)P bl li it d i t fi ió d dProblemas: rango limitado, existe configuración degenerada
Cortesía ABB
Cortesía Kuka
Robots manipuladores industriales Martin Mellado DISA - UPV20
Cortesía ABB
Configuraciones de la muñeca
Muñeca PR (pitch roll)
g
Muñeca PR (pitch-roll)Robots de 5 ejesEn línea sin la 4ª articulación
Robots manipuladores industriales Martin Mellado DISA - UPV21
Configuraciones de la muñeca
Muñeca de giro (roll)Un único eje de giro
g
Un único eje de giroPerpendicular a la brida final del robot
Robots de 4 ejes (cartesianos, SCARAS y deltas)j ( y )Opción con paralelogramo
Robots angulares de doble paralelogramo
Robots manipuladores industriales Martin Mellado DISA - UPV22
Cortesía FanucCortesía Sankyo
Configuraciones de la muñeca
Muñeca desplazada (offset wrist)Configuración en línea con último eje desplazado
g
Configuración en línea con último eje desplazadoRango ilimitado y mayor volumen de trabajo de la muñeca
Cortesía ComauCortesía KukaC s
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Cortesía ComauCortesía Kuka
Configuraciones de la muñeca
Muñeca tres giros o de triple giro (triple roll wrist)3 ejes de giro no perpendiculares (hay opción desplazada)
g
3 ejes de giro no perpendiculares (hay opción desplazada)Construida con 4 articulaciones acopladas (cara y compleja)Rango ilimitado y mayor volumen de trabajo de la muñecag y y j
Cortesía Kuka Cortesía Kuka
Robots manipuladores industriales Martin Mellado DISA - UPV24Cortesía Kuka Cortesía Motoman
Cortesía Nachi
Características de los robots industriales manipuladores
• Ejes de movimiento• Volumen de trabajo
p
anc
e ve
rtica
al• Volumen de trabajo• Alcance
Alcance horizontal
Alca
Cortesía Fanuc
Robots manipuladores industriales Martin Mellado DISA - UPV25
Cortesía ABBCortesía Staubli
Características de los robots industriales manipuladoresCarga
SuplementariaCarga
p
Ca
rga
mie
nta
+p
ieza
)(h
erra
Cortesía Kuka
Cortesía Motoman
Robots manipuladores industriales Martin Mellado DISA - UPV26
Cortesía Kuka
Características de los robots industriales manipuladoresClasificación por carga y alcance
p
Según la carga soportada por un robot angular y su alcance se puede establecer la siguiente clasificación(las barreras son estimativas):( )
-Robots compactos: alcance hasta medio metro y hasta 5 Kg de carga-Robots pequeños: alcance hasta metro y medio y hasta 10 Kg de cargap q y y g g-Robots medianos: alcance hasta dos metros y hasta 100 Kg de carga-Robots pesados: alcance mayor de 2 metros y más de 100 Kg de carga
SCARA: soportan cargas pequeñas o como mucho medias (hasta 25 Kg)
ROBOTS CARTESIANOS DE TIPO PORTICADO: pueden llegar en versiones especiales a soportar más de una tonelada de carga
DELTA: soportan cargas muy pequeñas (hasta 3Kg)
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Características de los robots industriales manipuladoresPrecisión y repetibilidad
p
LocalizacionesAlcanzadas
Repetibilidad
Alcanzadas
Localización Programada(ajustada a la resolución)
Localización
Error dePosicionamiento
Deseada
Precisión
Resolución
Robots manipuladores industriales Martin Mellado DISA - UPV28
Características de los robots industriales manipuladoresVelocidades y aceleraciones
p
3
6Inicio/fin
• Tiempo del ciclo “pick & place”:1
3
12”
1” 4 5
Tiempo (en segundos) que tarda un robot en ejecutar la siguiente secuencia de movimientos:1 Mover la herramienta en línea recta hacia abajo una pulgada2 Agarrar una carga dentro de su rango nominal3 Mover la herramienta en línea recta hacia arriba una pulgada4 Mover la herramienta libremente en horizontal 12 pulgadas
M l h i lí h i b j l d5 Mover la herramienta en línea recta hacia abajo una pulgada6 Soltar la carga7 Mover la herramienta en línea recta hacia arriba una pulgada8 V l l i ió d i i i8 Volver a la posición de inicio
• Test ISO
Robots manipuladores industriales Martin Mellado DISA - UPV29
Características de los robots industriales manipuladoresSistema de control• Sistemas de control cerrados por el propietario
p
p p p• Apertura a arquitecturas PC en hardware• RTOS Comerciales (VxWorks)
Robots manipuladores industriales Martin Mellado DISA - UPV30
Cortesía KukaCortesía ABBCortesía Fanuc
Características de los robots industriales manipuladores
Unidad de Programación (Teach Pendant)
p
Cortesía KukaCortesía ABB
Cortesía Kawasaki Cortesía FanucCortesía Motoman
Robots manipuladores industriales Martin Mellado DISA - UPV31
Tema 3Robots manipuladores industriales
CONCLUSIONES
• Se han presentado las configuraciones de robots más comunes y sus propiedadesS h t di d l t í ti tí i• Se han estudiado las características típicas de robots manipuladores industriales
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