UNIDAD 1 lo más bueno de todo la carrera.pptx

Arduino

1. www.ciatsoftware.com [email protected] 782 - 883 - 8587 www.ciatsoftware.com 30 HORAS (5 SEMANAS) PROGRAMACIÓN Y CONTROL ROBÓTICA CAPACITACIÓN INDUSTRIAL

2. UNIDAD 1 INTRODUCCIÓN A LA ROBÓTICA INDUSTRIAL www.ciatsoftware.com

3. 1.1 ARQUITECTURA Y CLASIFICACIÓN www.ciatsoftware.com

4. Un robot industrial es una máquina programable, multifuncional y automática, diseñada para realizar tareas repetitivas en entornos industriales con precisión, velocidad y seguridad. Son utilizados para automatizar procesos de fabricación, como ensamblaje, soldadura, pintura, manipulación de materiales, embalaje, etc. ¿QUÉ ES UN ROBOT? www.ciatsoftware.com

5. ARQUITECTURA DE UN ROBOT SISTEMA DE ACCIONAMIENTO Motores eléctricos, neumáticos o hidráulicos que generan movimiento en los ejes. CONTROLADOR Unidad de procesamiento que ejecuta las órdenes y regula los movimientos mediante algoritmos de control. www.ciatsoftware.com

6. 1.2 SENSORES Y ACTUADORES www.ciatsoftware.com

7. ARQUITECTURA DE UN ROBOT Son herramientas usadas para estimar la condición del ambiente alrededor de un equipo, lo que permite la interpretación del entorno, junto con softwares y respuestas programadas, crean comportamientos y soluciones. Herramienta o dispositivo montado en el extremo del brazo, como pinzas, soldadores o ventosas. www.ciatsoftware.com EFECTOR FINAL SENSORES

8. ENLACES O ESLABONES JUNTAS O ARTICULACIONES ESTRUCTURA MECÁNICA Elementos rígidos que conectan las articulaciones. Permiten el movimiento entre los enlaces. Pueden ser: La estructura de un robot está compuesta por: Rotacionales: Permiten giros en torno a un eje. Prismáticas: Producen desplazamientos lineales. www.ciatsoftware.com

9. 1.3 GRADOS DE LIBERTAD Y SISTEMAS ROBÓTICOS www.ciatsoftware.com

10. GRADOS DE LIBERTAD (GDL O DOF) A cada GDL le corresponde una articulación, de modo que al robot le permite un tipo de movimiento independiente. Se considera a un robot como redundante cuando tiene más GDL de los necesarios, lo que le permite mayor flexibilidad para evitar obstáculos. Movimiento traslacional en tres ejes perpendiculares Movimiento rotacional en tres ejes perpendiculares 6 grados de libertad www.ciatsoftware.com

11. CLASIFICACIÓN DE LOS ROBOTS Consta de 3 articulaciones prismáticas (PPP), por lo que permite movimientos en los 3 ejes perpendiculares X, Y, . Su espacio de trabajo es como una caja. ROBOT CARTESIANO Combina 1 articulación rotacional (RPP) y 2 articulaciones prismáticas, se conserva la traslación en el eje , se añade una traslación () y una rotación en el eje (). El espacio de trabajo de este robot se asemeja a un cilindro. ROBOT CILINDRICO www.ciatsoftware.com

12. CLASIFICACIÓN DE LOS ROBOTS Combina 2 articulaciones rotacionales (RRP) y 1 articulación prismática. La articulación de la base tiene una rotación (), así como la inclinación del brazo () y la extensión o retracción del brazo (). Combina 1 articulación prismática y 2 articulaciones rotacionales (PRR). Posee una traslación en el eje , una rotación en la base y una rotación más en el efector final. ROBOT ESFÉRICO ROBOT SCARA www.ciatsoftware.com

13. CLASIFICACIÓN DE LOS ROBOTS Típicamente constan de 6 GDL, con la capacidad de realizar movimientos de: Rotación en la base. Rotación en el hombro. Rotación en el codo. Rotación en la muñeca 1. Rotación en la muñeca 2. Rotación en la muñeca 3 ROBOT ANTROPOMÓRFICO WRIST 1 WRIST 2 WRIST 3 ELBOW SHOULDER BASE www.ciatsoftware.com

14. CLASIFICACIÓN DE LOS ROBOTS Se trata de un robot con tres brazos conectados a una plataforma, tiene la capacidad de generar movimientos traslacionales en Algunos modelos incluyen una rotación del efector final. ROBOT DELTA www.ciatsoftware.com

15. 1.4 SISTEMAS DE COORDENADAS Y TRANSFORMACIONES GEOMETRICAS www.ciatsoftware.com

16. Sirven para definir la posición y el movimiento de un robot en su espacio de trabajo, de modo que permiten especificar ubicaciones y trayectorias precisas para que el robot pueda realizar tareas como manipulación, ensamblaje, soldadura, etc. SISTEMAS DE COORDENADAS www.ciatsoftware.com

17. Describe la posición y el movimiento de un robot en un plano tridimensional, se basa en 3 ejes perpendiculares entre sí. Se componen de articulaciones prismáticas para movimientos lineales, fundamentales para robots cartesianos con tareas de “pick and place”. SISTEMAS DE COORDENADAS CARTESIANAS www.ciatsoftware.com

18. Con el eje del cilindro circular, tomado como eje z, la distancia perpendicular desde el eje del cilindro, se designa por r, y el ángulo acimutal tomado es Φ. SISTEMAS DE COORDENADAS CILÍNDRICAS www.ciatsoftware.com

19. Se describe la posición de un punto mediante la distancia radial (r), el ángulo de rotación (θ), y la altura (z). Este sistema es útil para robots que tienen un movimiento circular o curvado en lugar de un movimiento lineal. SISTEMAS DE COORDENADAS CILÍNDRICAS www.ciatsoftware.com

20. 1.5 MOVIMIENTO Y SINGULARIDADES www.ciatsoftware.com

21. MOVIMIENTO El movimiento de un robot depende de sus articulaciones y estructura mecánica, de modo que, para poder desplazarse en un espacio 3D el robot debe convertir las coordenadas de un punto en el espacio a un ángulo para cada articulación. A este proceso de conversión se le conoce como cinemática. CINEMÁTICA DIRECTA (FK) Determina la posición y orientación del efector final a partir de los valores conocidos de las articulaciones. CINEMÁTICA INVERSA (IK) Determina la posición y orientación del efector final a partir de los valores conocidos de las articulaciones. Valor de las coordenadas articulares. Posición y orientación del extremo final del robot. Cinemática directa Cinemática inversa www.ciatsoftware.com

22. TRANSFORMACIÓN GEOMÉTRICA Es aquella operación matemática que permite describir los movimientos de un robot en diferentes sistemas de referencia. MOVIMIENTO DE TRASLACIÓN Ocurre cuando un punto del robot se desplaza en línea recta sin rotación. Cambia la posición, más no la orientación. Característico de las articulaciones prismáticas. : Nueva posición del punto después de la traslación : Posición original del punto : Es el vector de traslación Fórmula de traslación: www.ciatsoftware.com

23. TRANSFORMACIÓN GEOMÉTRICA Ejemplo: Para un robot que mueve su efector final 10 cm en el eje X y 5 cm en el eje Y, se expresa de la siguiente manera: www.ciatsoftware.com

24. TRANSFORMACIÓN GEOMÉTRICA MOVIMIENTO DE ROTACIÓN Implica el giro de una parte del robot alrededor de un eje fijo. Cambia la orientación de un objeto alrededor de un punto de referencia o de un eje coordenado (X, Y, Z). Característico de las articulaciones rotacionales. Dependiendo del eje de rotación, se puede calcular de la siguiente manera: Rotación en el eje X: Rotación en el eje Y: www.ciatsoftware.com

25. TRANSFORMACIÓN GEOMÉTRICA MOVIMIENTO DE ROTACIÓN Rotación en el eje Z: Ejemplo: Para un robot que gira su efector final 90° alrededor del eje Z, la transformación de rotación en 2D es: www.ciatsoftware.com

26. SINGULARIDAD Las singularidades son configuraciones en las que el robot pierde uno o más grados de libertad. Existen tres escenarios posibles en los que un robot UR puede presentar problemas al desplazarse a una posición, ya sea porque le es físicamente imposible alcanzar la posición indicada o porque no es posible llegar desde la posición actual de sus articulaciones www.ciatsoftware.com

27. 1.6 ESPACIO DE TRABAJO Y ANÁLISIS DE CARGA ÚTIL www.ciatsoftware.com

28. ESPACIO DE TRABAJO El robot UR10, al ser un robot de 6 GDL cuenta con un espacio de trabajo esférico de modo que puede mover al efector final a la mayoría de las posiciones y orientaciones ubicadas en la zona recomendada (color azul). Para evitar singularidades se recomienda no trabajar fuera de la zona recomendada (color gris). www.ciatsoftware.com

29. LÍMITE DEL ESPACIO DE TRABAJO INTERIOR Se deberán evitar los movimientos por encima de la columna o debajo de la base, muchas posiciones u orientaciones serán físicamente inalcanzables debido a la disposición de las articulaciones en el brazo robótico. Para evitar problemas se deberá diseñar la tarea del robot de forma que no sea necesario trabajar en el cilindro central ni cerca de él o utilizar MoveJ con la opción "Usar ángulos de articulación" en lugar de MoveL. www.ciatsoftware.com

30. SINGULARIDAD DE LA ALINEACIÓN DE LA MUÑECA Las articulaciones del hombro, codo y muñeca 1 giran en el mismo plano (flechas 1, 2 y 3). Pero al alinear la muñeca 2 (flecha 4) con el mismo plano, moviéndola a un ángulo de 0 a 180 grados, limitamos el rango del movimiento del robot, independientemente del área del espacio de trabajo. Se puede prevenir al evitar alinear las articulaciones de la muñeca de esta manera. Además, si el movimiento lineal no es necesario, se puede utilizar MoveJ con la opción “Usar ángulos de articulación”. www.ciatsoftware.com

31. ANÁLISIS DE CARGA ÚTIL La carga útil en un robot industrial se refiere al peso máximo que el robot puede manipular incluyendo la herramienta o dispositivo final. Este valor es fundamental porque determina qué tan pesado puede ser el objeto que el robot manipula sin comprometer su rendimiento, precisión o seguridad. Carga útil máxima: 10 kg, este es el peso máximo que el robot puede levantar o manipular mientras se mantiene dentro de sus especificaciones de rendimiento y seguridad. www.ciatsoftware.com

32. 1.7 EFECTORES FINALES: HERRAMIENTAS Y APLICACIONES www.ciatsoftware.com

33. Las herramientas o efectores finales son los dispositivos acoplados al extremo del brazo del robot, diseñados para interactuar con el entorno. Se dividen en dos categorías principales: HERRAMIENTAS MANIPULACIÓN Su función es sujetar, levantar, o mover objetos. Pinzas mecánicas (grippers). Ventosas de succión. Garras magnéticas. Garras adhesivas. www.ciatsoftware.com

34. HERRAMIENTAS PROCESAMIENTO Su función es modificar el entorno o realizar tareas específicas. Soldadores. Taladros y fresadoras. Dispensado. Cámaras de visión artificial. ESPECIALES Pinzas flexibles. Herramientas de micro ensamblaje. Instrumentos quirúrgicos. Sensores hápticos. www.ciatsoftware.com

35. CATEGORÍA EJEMPLO DE HERRAMIENTAS APLICACIONES Manipulación Pinzas, ventosas, garras magnéticas Ensamblaje, transporte de piezas Procesamiento Soldadores, taladros, dispensadores Soldadura, perforado, pintura Especiales Cámaras, sensores hápticos, instrumentos quirúrgicos Visión artificial, cirugía robótica Automotriz Soldadura, ensamble, pintura Producción de vehículos Electrónica Microensamblaje, inspección óptica Fabricación de circuitos Alimentos Envasado, clasificación, control de calidad Procesamiento de alimentos Logística Paletizado, transporte autónomo Manejo de inventarios APLICACIONES www.ciatsoftware.com

36. 1.8 SEGURIDAD EN ROBOTS INDUSTRIALES: NORMATIVAS Y PROTOCOLOS www.ciatsoftware.com

37. La zona de seguridad es el área dentro de la celda robótica donde se restringe el acceso de los operarios cuando el robot está en funcionamiento para evitar riesgos de colisión o atrapamiento. ZONA DE SEGURIDAD www.ciatsoftware.com

38. IMPLEMENTACIÓN DE BARRERAS DE SEGURIDAD Se pueden utilizar distintos tipos de barreras físicas y electrónicas: BARRERAS FÍSICAS Vallas de seguridad con altura mínima recomendada de 1,40 m. BARRERAS ÓPTICAS (SENSORES DE CORTINA DE LUZ) Detectan la presencia de un operador y envían una señal al controlador para detener o reducir la velocidad del robot. ESCÁNERES LÁSER DE SEGURIDAD Permiten definir zonas de seguridad flexibles y detener el robot si una persona ingresa a un área protegida. www.ciatsoftware.com

39. INTERRUPTORES DE SEGURIDAD EN PUERTAS: SENSORES DE PARADA Y DISPOSITIVOS DE SEGURIDAD BOTONES DE PARADA DE EMERGENCIA: Deben estar ubicados en lugares accesibles dentro y fuera de la celda. Si la celda tiene acceso mediante puertas, estas deben incluir sensores que detengan el robot al abrirse. www.ciatsoftware.com

40. CONEXIÓN CON EL CONTROLADOR DEL ROBOT Las barreras y sensores deben estar conectados al PLC de seguridad o directamente al controlador de seguridad del robot. Uso de protocolos de seguridad como Safety PLC, ProfiSafe, o Safety over EtherCAT para la comunicación con dispositivos de seguridad. Configuración de modos de operación seguros en el controlador del UR10: Modo reducido: Velocidad y potencia limitadas al detectar presencia humana. Modo de parada segura: Detención inmediata si se detecta una intrusión en la zona peligrosa. www.ciatsoftware.com

41. CUMPLIMIENTO CON ISO 10218 ISO 10218-1 ISO 10218-2 E stablece requisitos de seguridad para robots industriales individuales. Regul a la integración de robots en sistemas de trabajo colaborativo y celdas de seguridad. www.ciatsoftware.com

42. EVALUACIÓN DE RIESGOS Se debe realizar un Análisis de Riesgos conforme a ISO 12100 para identificar peligros potenciales. 01 Métodos de verificación y validación Se puede cumplirla verificación y validación por los siguientes métodos que incluyen, pero no se limitan a: A Inspección visual; B Ensayos prácticos; C Medidas; D Observación durante su funcionamiento; E Revisión de esquemas, diagramas de circuitos y documentos de diseño; F Revisión de la evaluación de riesgos por tareas; G Revisión de las especificaciones y la información de uso. www.ciatsoftware.com