Edici贸n Especial 2015
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ROBOTICA INDUSTRIAL
Ev olu ci贸 n
Elaborado por: Laura Suarez ROBOT-ENTERATE
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s e n ge
EDITORIAL La Robótica Industrial, en sí, es un gran ámbito de estudio, en esta revista se presentan algunas generalidades sobre el tema, tales como definiciones básicas, características, partes que conforman un robot industrial y algunas aplicaciones. Además se da una breve introducción en cuanto a los modelos cinemáticos y dinámicos para un robot cualquiera, por lo tanto se tendrá un concepto básico para poder entrar al análisis y estudio completo sobre la Matemática del Robot.
Elaborado por:
Laura Suarez ROBOT-ENTÉRATE
CONTENIDO Definicion de la Robotica Industrial
Historia y evolucion
Tipos de Robot Industrial
Aplicaciones
La definicion adoptada por la Organización Internacional de Estándares (ISO) define al Robot Industrial como: Manipulador multifuncional reprogramable con varios grados de libertad, capaz de manipular materias, piezas, herramientas o dispositivos especiales según trayectorias variables programadas para realizar tareas diversas. Una definición más completa es la establecida por la Asociación Francesa de Normalización (AFNOR), que define primero el manipulador y, basándose en dicha definición, el robot: Manipulador: mecanismo formado generalmente por elementos en serie, articulados entre sí, destinado al agarre y desplazamiento de objetos. Es multifuncional y puede ser gobernado directamente por un operador humano o mediante dispositivo lógico. Robot: manipulador automático servo-controlado, reprogramable, polivalente, capaz de posicionar y orientar piezas, útiles o dispositivos especiales, siguiendo trayectoria variables reprogramables, para la ejecución de tareas variadas. Normalmente tiene la forma de uno o varios brazos terminados en una muñeca. Su unidad de control incluye un dispositivo de memoria y ocasionalmente de percepción del entorno. Normalmente su uso es el de realizar una tarea de manera cíclica, pudiéndose adaptar a otra sin cambios permanentes en su material.
E
l robot industrial más antiguo conocido se completó con Bill
Griffith P. Taylor en 1937 y fue publicado en la revista Meccano, en marzo de 1938. La grúa, como se lo denominó al dispositivo, fue construido casi en su totalidad con piezas Meccano y accionado por un único motor eléctrico. Cinco ejes de movimiento son posibles, incluyendo Grab y Rotación Grab. La automatización se logró mediante el uso de cinta de papel perforado para activar solenoides, lo que facilitaría el movimiento de las palancas de control de la grúa. El robot puede apilar bloques de madera en los patrones preprogramados. El número de revoluciones del motor requeridas para cada movimiento deseado se representa por primera vez en el papel de gráfico. Acto seguido, esta información se transfiere a la cinta de papel, que también es impulsada por el único motor del robot. Chris Shute construyó una réplica completa del robot en 1997. Por su parte George Devol estaba especialmente interesado en el diseño de una máquina que fuera de fácil manejo y solicitó las primeras patentes de robótica en 1954 (otorgadas en 1961). La primera compañía en producir un robot fue Unimation (Universal Automation), fundada por Devol y Joseph F. Engelberger en 1956, y se basó en las patentes originales de Devol. Los robots de Unimation también fueron denominados máquinas de transferencia programables, ya que su principal uso en un principio era transferir objetos de un punto a otro, a menos de tres metros o menos de distancia. Dichos robots utilizan actuadores hidráulicos y fueron programados en conjuntos de coordenadas, es decir, los ángulos de las distintas articulaciones se almacenaron durante una fase de enseñanza y reproducidos en funcionamiento. Tenían una precisión de 1/10,000 de pulgada, generalmente evaluados en términos de repetitividad.
Más tarde Unimation otorgó licencias Robot Industrial KUKA de su tecnología a Kawasaki Heavy Industries y GKN, los cuales fabricaron Unimates en Japón e Inglaterra, respectivamente. Desde hace algún tiempo el único competidor de Unimation fue Cincinnati Milacron Inc. de Ohio. Esto cambió radicalmente en la década de 1970 cuando varios grandes conglomerados japoneses comenzaron a producir robots industriales similares. En 1969, Víctor Scheinmanse en la Universidad de Stanford, un sistema eléctrico, 6 ejes articulados al robot fueron diseñados para permitir una solución de brazo. Esto le permitió seguir con precisión arbitraria y ampliar el uso potencial de los robots más sofisticados para aplicaciones tales como montaje y soldadura. Scheinmanse entonces diseñó un segundo brazo para el Laboratorio de IA del MIT, llamado el Brazo MIT. Scheinmanse, después de recibir una beca de Unimation para desarrollar sus diseños, vendió los diseños que más tarde Unimation desarrolló con el apoyo de General Motors y, posteriormente, los comercializado como la máquina universal programable para ensamblaje (PUMA). En 1973, KUKA Robótica construyó su primer robot, conocido como FAMULUS, este es el primer robot articulado de seis ejes impulsado electromecánicamente. En el interés por la robótica que aumentó a fines de la década de 1970, muchas empresas de EE.UU. entraron en el campo, incluidas las grandes empresas como General Electric y General Motors (que formaban empresas mixtas con Capiz Robotics FANUC LTD de Japón). EE.UU. start-ups incluido Automatix y Adept Technology, Inc A la altura del auge del robot en 1984, Unimation fue adquirida por Westinghouse Electric Corporation por 107 millones de dólares EE.UU.. En 1988, Westinghouse vendieron a Unimation Staubli Faverges SCA de Francia, que siguió fabricando robots articulados para la industria general y aplicaciones de sala limpia e incluso compró la división de robótica de Bosch a finales de 2005.
La maquinaria para la automatización rígida dio paso al robot con el desarrollo de controladores rápidos, basados en el microprocesador, así como un empleo de servos en bucle cerrado, que permiten establecer con exactitud la posición real de los elementos del robot y establecer el error con la posición deseada. Esta evolución ha dado origen a una serie de tipos de robots, que se citan a continuación:
Manipuladores Son sistemas mecánicos multifuncionales, con un sencillo sistema de control, que permite gobernar el movimiento de sus elementos, de los siguientes modos: Manual: Cuando el operario controla directamente la tarea del manipulador. De secuencia fija: cuando se repite, de forma invariable, el proceso de trabajo preparado previamente. De secuencia variable: Se pueden alterar algunas características de los ciclos de trabajo. Existen muchas operaciones básicas que pueden ser realizadas óptimamente mediante manipuladores, por lo que se debe considerar seriamente el empleo de estos dispositivos, cuando las funciones de trabajo sean sencillas y repetitivas.
Robots de repetición o aprendizaje Son manipuladores que se limitan a repetir una secuencia de movimientos, previamente ejecutada por un operador humano, haciendo uso de un controlador manual o un dispositivo auxiliar. En este tipo de robots, el operario en la fase de enseñanza, se vale de una pistola de programación con diversos pulsadores o teclas, o bien, de joysticks, o bien utiliza un maniquí, o a veces, desplaza directamente la mano del robot. Los robots de aprendizaje son los mas conocidos, hoy día, en los ambientes industriales y el tipo de programación que incorporan, recibe el nombre de "gestual".
Robots con control por computador Son manipuladores o sistemas mecánicos multifuncionales, controlados por un computador, que habitualmente suele ser un microordenador. En este tipo de robots, el programador no necesita mover realmente el elemento de la maquina, cuando la prepara para realizar un trabajo. El control por computador dispone de un lenguaje especifico, compuesto por varias instrucciones adaptadas al robot, con las que se puede confeccionar un programa de aplicación utilizando solo el terminal del computador, no el brazo. A esta programación se le denomina textual y se crea sin la intervención del manipulador. Las grandes ventajas que ofrecen este tipo de robots, hacen que se vayan imponiendo en el mercado rápidamente, lo que exige la preparación urgente de personal cualificado, capaz de desarrollar programas similares a los de tipo informático.
Robots inteligentes Son similares a los del grupo anterior, pero, además, son capaces de relacionarse con el mundo que les rodea a través de sensores y tomar decisiones en tiempo real (auto programable). De momento, son muy poco conocidos en el mercado y se encuentran en fase experimental, en la que se esfuerzan los grupos investigadores por potenciarles y hacerles más efectivos, al mismo tiempo que más asequibles. La visión artificial, el sonido de maquina y la inteligencia artificial, son las ciencias que más están estudiando para su aplicación en los robots inteligentes.
Micro-robots Con fines educacionales, de entretenimiento o investigación, existen numerosos robots de formación o micro-robots a un precio muy asequible y, cuya estructura y funcionamiento son similares a los de aplicación industrial.
Aplicaciones Básicas de los Robots Industriales
El
implementar un robot industrial dependerá plenamente de la decisión de la empresa, la cual deberá ser tomada la confrontar ventajas y desventajas del mismo. Para lo cual se suelen tener presentes algunas pautas para esta decisión: El grado de complejidad de la tarea. La repetitividad de la tarea. Velocidad de la tarea. Utilización: dependiendo del número de tareas que se realizan en una fábrica, si este número supera los 25 millones de tareas al año, se estaría tratando de la posibilidad de maquinaria automática. Costos: la inversión a corto y largo plazo. Aceptación: es importante que el robot sea aceptado por los demás empleados, para lograr una buena complementación factor humano-maquina. Teniendo en cuenta todos los puntos anteriores, podemos ver algunos casos concretos de trabajo de los mismos: 1. Manipulación en moldeado de plásticos. 2. Soldadura: Punto, por arco, alógena, laser, etc. 3. Aplicación de Materiales: pintura, adhesivos, etc. 4. Mecanización: carga y descarga, corte, rectificado, etc. 5. Montaje: mecánico, superficial, etc. 6. Medición e inspección de calidad. 7. Formación, enseñanza e investigación.
A lo largo de la historia del ser humano, el hombre ha venido creando herramientas y artefactos que lo ayudan a realizar tareas que tal vez para el solo resulte complicado y/o peligroso; y así se llego a grandes inventos de maquinas que tienen varias ventajas entre ellas: maximizar costos, reducir riesgos para obreros, disminuir tiempos de operación, producción en serie etc. Como se ve, los robots juegan un papel fundamental en el desarrollo de empresas y en la creación de nuevas tecnológicas. El robot industrial es la unión de una parte mecánica con una parte electrónica que a su vez funciona como dispositivo de control principal; dentro de este mecanismos existen otros, que a su vez ayudan. En la actualidad los robots industriales han mejorado el tiempo de trabajo y calidad de algunos productos en las grandes fabricas, aun mas también han ayudado al hombre en algunas tareas que son de alto peligro, dejando el trabajo a un brazo mecánico, pero esto también nos lleva a crearnos otras preguntas en la cabeza, ¿reemplazara la mano robótica a la del hombre?, ¿se convertirá el hombre en un sedentario viviendo de maquinas?, tal vez sean preguntas que cada uno de nosotros nos debamos responder.
Elaborado por: Laura Suarez ROBOT-ENTÉRATE