ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍAS E INGENIERÍA Materia ROBÓTICA Código 299011 2012_IIROBÓTICA 299011 PROYECTO FINAL TUTOR FREDDY VALDERRAMA PRESENTADO POR ALBERTO MEJÍA COD 91234713 JULIO CESAR HERNANDEZ ARIAS COD 93401434 MARINO ARAGON JULIO CESAR OLMOS UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA Diciembre/2012 . justificando la selección de acuerdo a los requerimientos del problema.......... 11 G... Determinar las medidas de los eslabones.................................................... 15 BIBLIOGRAFÍA .......................................... determinar ¿Cómo se enviarán las señales de mando a los actuadores para realizar los movimientos de las articulaciones?¿Que elementos son necesarios para hacer esta tarea?........... .................. y si es posible una cotización.................................................. ....................... se deben prever a nivel general los nuevos requerimientos a nivel de software-hardware necesario en el montaje....... . Determinar el tipo o tipos de programación que se incluirán en el robot............................. 10 E.... basta con un listado de elementos básico y un diagrama de bloques.................................ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍAS E INGENIERÍA Materia ROBÓTICA Código 299011 2012_II Contenido INTRODUCCIÓN ................. Determinar y justificar si es necesario incluir en el robot un sistema de visión artificial (¿Cómo se manejará el problema de las variaciones en las medidas del perfil de la viga?).......................................... 11 F................... Determinar y justificar la configuración mecánica adecuada para el robot a construir......................... 4 OBJETIVO ........................... ...... neumáticos o hidráulicos............ 14 CONCLUSIONES ............................................................................... esto se debe hacer a nivel general no se requieren planos electrónicos................ 16 ...... bosquejar el volumen de trabajo estimado y el robot alcanzando las posiciones A.................................................................. 6 A......... Determinar y justificar las especificaciones de los actuadores requeridos para cada una de las articulaciones.......................................................................................... A partir de los actuadores escogidos...................................... Determinar la forma en que el controlador del robot se comunicará con el software de control instalado en un PC (el PC estará a 30 metros del robot.................................................................... adjuntar las hojas de datos de los mismos.............. 9 D.. 8 C... Si se determina que el sistema de visión artificial es necesario............................... lo más importante es justificar de acuerdo a la selección de actuadores...... Especificar y justificar la selección.................. incluyendo el efector final........................................... 7 B.... Determinar los elementos que deben incluirse en el controlador del robot.............. mecánicos.......................... ................................................... considere un ambiente contaminado de ruido electromagnético debido a la presencia de motores de alta potencia en el área de trabajo)...... 13 H..................B y C del bosquejo de la figura 1 (resaltados en verde en la parte inferior)....................... ............................................................................. 7 Figura 2................................................................... 8 Figura 5 Alcanzando la posición B ...................................................................................ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍAS E INGENIERÍA Materia ROBÓTICA Código 299011 2012_II TABLA DE FIGURAS Figura 1 Brazo robot ............................... 8 Figura 4 ............... 9 Figura 7 Volumen de trabajo................................................................................ 12 Figura 11 Trenzado de cables ......................................................................................................................................................................... 7 Figura 3 .................................................................................................................. 12 Figura 12 ................. 13 ..................................... .............................................................................................. 13 Figura 13 Conexión del apantallamiento .................................................................................................................................................... Viga soldada con TIG............................................................................................................................................................................. 10 Figura 9 Diagrama de bloques del robot .......................................................................................................................................................... 11 Figura 10 ........................................... 9 Figura 6 Alcanzando la posición A ..................... 10 Figura 8 Alcanzando la posición C ......... La soldadura robotizada es una aplicación relativamente nueva de la Robótica. mejor calidad del producto final y se mejora la calidad del trabajo del operario. sino en dispositivos de sujeción de la pieza (más sofisticados que para soldadura manual).ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍAS E INGENIERÍA Materia ROBÓTICA Código 299011 2012_II INTRODUCCIÓN Una celda robotizada de soldadura implica una inversión de miles de dólares. También se logra mayor capacidad productiva. No sólo es necesario invertir en el robot. La soldadura robotizada es el uso de herramientas programables mecanizadas (robots). En esos casos el ahorro en el costo directo de producción supera el mayor gasto de inversión inicial. tanto en la operación de soldeo como sosteniendo la pieza. En general es conveniente soldar con robots cuando la cantidad de piezas iguales a soldar a lo largo del tiempo es muy grande (miles de piezas). aunque los robots se introdujeron primero en la industria estadounidense en la década de los 1960. El uso de robots en soldadura no despuntó hasta la década de los 1980. y ya domina en torno al 20% de las aplicaciones industriales . La ventaja de la producción robotizada es que el costo directo de producción de cada pieza será inferior que en una celda de soldadura manual. con las que se lleva a cabo un proceso de Soldadura completamente automático. sistemas de seguridad y otros periféricos. La soldadura robotizada al arco ha empezado a crecer con rapidez sólo en período más reciente. cuando la industria del automóvil comenzó a usar robots masivamente para la soldadura por puntos. tales como el SCARA y el robot de coordenadas cartesianas. que actúa como "cerebro" del robot. El manipulador es lo que hace que el robot se mueva. y el diseño de estos sistemas pueden catalogarse en varias clases.ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍAS E INGENIERÍA Materia ROBÓTICA Código 299011 2012_II con robots. Los principales componentes de los robots de soldadura al arco son: el manipulador o la unidad mecánica y el controlador. . que usan diversos sistemas de coordenadas para dirigir los brazos de la máquina. . y herramientas descritas en los contenidos del curso de robótica. definiciones. y mediante el aprendizaje colaborativo como metodología para realizar la labor mencionada.ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍAS E INGENIERÍA Materia ROBÓTICA Código 299011 2012_II OBJETIVO Diseñar y sustentar el diseño de un robot industrial que permita realizar el ensamble de dos piezas metálicas de medidas estándar. usando los conceptos. incluyendo el efector final. Viga soldada con TIG. LBW o TW sin embargo. en este caso supondremos una soldadura utilizando el proceso MIG o TIG.ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍAS E INGENIERÍA Materia ROBÓTICA Código 299011 2012_II DESARROLLO A. Se elige este proceso porque al tener una alimentación continua de material de aporte no Figura 2. Tomada de http://www. solo articulaciones de tipo R que permitan que el efector del robot pueda aplicar la soldadura Figura 1 Brazo robot sobre el cordón. ACTUADORES Debido a que el robot no manipulará objetos pesados se recomienda el uso de actuadores eléctricos para las articulaciones del mismo. un cuerpo de tipo TR y un brazo RR. Determinar y justificar la configuración mecánica adecuada para el robot a construir.com será necesario detener el proceso para poner un . La base se eligió tipo T para poder alejar el robot de la viga y permitir el mantenimiento del mismo. La configuración se puede ver en la figura 1.weldingtipsandtricks. La configuración mecánica aconsejada es la que se muestra a continuación: Como la base del robot estará ubicada de tal forma que el brazo forma un ángulo recto respecto al eje de la viga a soldar no será necesario incluir articulaciones que giren en el eje perpendicular a la viga. EFECTOR FINAL Generalmente las vigas se sueldan utilizando EBW. Para controlar el movimiento se debe alimentar el servo motor con una señal modulada por un ancho de pulso (PWM). El primer actuador es el dispensador del electrodo o material de soldadura. lo que si puede pasar con electrodos normales. Servomotores y su Control. este tiene un motor de inducción sencillo el cual gira a una velocidad constante para ir colocando el electrodo sobre la pieza. el ancho de pulso enviado a la entrada de control indica al motor la posición en la Figura 4 .ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍAS E INGENIERÍA Materia ROBÓTICA Código 299011 2012_II electrodo nuevo en el efector del robot con la pérdida de tiempo y dinero que esto conlleva sino que además se evita que se dañe el cordón de soldadura al tener que parar el proceso en caso de que el electrodo se acabara antes de finalizar el recorrido. este motor ayudara y corregirá la distancia del porta electrodos a las piezas a soldar. el motor gira entre 0° y180°. adjuntar las hojas de datos de los mismos. Físicamente los servos tienen un rango restringido de movimientos. B. y si es posible una cotización. que funciona con señales digitales y se puede controlar hasta centésimas de grado de giro. para que la distancia sea apropiada y se produzca un arco perfecto. También corregirá la posición del porta Figura 3 electrodos cuando la este deba cambiar el ángulo de soldadura. Determinar y justificar las especificaciones de los actuadores requeridos para cada una de las articulaciones. El segundo actuador corresponde al motor que controla la inclinación del porta electrodos. este es paso a paso No 2. 000 Piñonería: Nylon Voltaje: 4.7 kg*cm (4.8V Velocidad: 0.15 sec. HS-322HD Standard Heavy Duty Servo Utiliza los revolucionarios piñones de Karbonite ™ que es cuatro veces más fuerte que los estándar de nylon blancos HS-322HD Rango: Speed: Torque: 180 grados 0. per 60 deg. Figura 5 Alcanzando la posición A 6 Posición A Figura 6 Alcanzando la posición B 5 Posición B .19 / 0. Determinar las medidas de los eslabones. (4. (3.ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍAS E INGENIERÍA Materia ROBÓTICA Código 299011 2012_II cual se desea colocar.3 kg.1 kg.21sec/60° sin carga Torque 42 oz/in.cm) Voltaje: 6V Velocidad: 0.93 oz/in.8V/6V) Fabricante: HITEC Precio por unidad (Pieza): $40.cm) C.20sec/60° sin carga Torque: 56.0 / 3. bosquejar el volumen de trabajo estimado y el robot alcanzando las posiciones A.B y C del bosquejo de la figura 1 (resaltados en verde en la parte inferior).8V/6V) 3. (4. Volumen de trabajo aproximado: Desde 90 hasta 270 grados con un alcance mínimo de 60 cms a 90° y máximo de 91 cms a 270° D.ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍAS E INGENIERÍA Materia ROBÓTICA Código 299011 2012_II Figura 8 Volumen de trabajo Figura 7 Alcanzando la posición C Medidas de los Eslabones: Eslabón vertical: 55 cm. determinar ¿Cómo se enviarán las señales de mando a los actuadores para realizar los movimientos de las articulaciones?¿Que elementos son necesarios para hacer esta tarea? Las señales se enviarán como pulsos de duración definida que los actuadores interpretarán y que dan lugar a la rotación relativa de los eslabones del robot. Los elementos necesarios serán: Un sistema de control basado en un PC industrial y un PMAC (Controlador multi ejes programable) y un medio de transmisión que en este caso se considera que . A partir de los actuadores escogidos. Eslabones del brazo: 38 cm= 30 cm+2X4cm Efector final: 15 cm. E. basta con un listado de elementos básico y un diagrama de bloques. esto se debe hacer a nivel general no se requieren planos electrónicos. la medición de posiciones conjuntas. neumáticos o hidráulicos. lo más importante es justificar de acuerdo a la selección de actuadores. Determinar la forma en que el controlador del robot se comunicará con el software de control instalado en un PC (el PC estará a 30 metros del robot. Figura 9 Diagrama de bloques del robot La señal de entrada será la información que obtenemos de los sensores. La tarea del programador es asignar a partir de los datos del sensor a la señal de actuador. considere un ambiente contaminado de ruido electromagnético . por ejemplo. La señal de salida es la señal enviada a los actuadores del robot por ejemplo pares de motor. Determinar los elementos que deben incluirse en el controlador del robot. F. mecánicos.ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍAS E INGENIERÍA Materia ROBÓTICA Código 299011 2012_II es un cableado. el movimiento errático y la respuesta lenta son algunos de los síntomas causados por la interferencia electromagnética. La mejor forma de enfrentar el problema de la interferencia no es solucionar los problemas causados por ella invirtiendo dinero y tiempo en medios necesarios para limitarla sino implementando medidas para evitarla: Asegurarse que todos los relés y solenoides tengan un diodo de protección fly-back contra chispas producidas por corrientes inductivas. Especificar y justificar la selección.ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍAS E INGENIERÍA Materia ROBÓTICA Código 299011 2012_II debido a la presencia de motores de alta potencia en el área de trabajo). mala recepción. La falta de rango. Figura 11 Trenzado de cables No mezclar cables de entrada y salida de diferentes equipos al mismo nivel: . Asegurarse que los cables de envío y retorno de datos estén juntos: Figura 10 Aunque para mejores resultados los cables deben trenzarse con el fin de que los flujos magnéticos adyacentes se cancelen entre sí. plataforma. y algoritmo pueden ser distribuidas a través del procesador en tiempo real y la FPGA. CompactRIO y NI Single-Board RIO hacen excelentes plataformas de computación para aplicaciones de este tipo. Determinar el tipo o tipos de programación que se incluirán en el robot. y si es necesario. los requisitos de energía y la arquitectura hardware. justificando la selección de acuerdo a los requerimientos del problema. la capa de interfaz de usuario se puede ejecutar en un . Asegurarse que se utilizan cables con apantallamiento y que este se conecta a tierra adecuadamente. Las capas de operador.ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍAS E INGENIERÍA Materia ROBÓTICA Código 299011 2012_II Figura 12 Asegurarse que los equipos tenga polo a tierra. Figura 13 Conexión del apantallamiento G. Debido a su tamaño. Si los requerimientos de hardware para procesar la información proveniente del sensor son insuficientes se requerirá distribuir las capas en varias plataformas. La programación del equipo se puede hacer usando LABVIEW en el cual un nodo del FPGA convierte los datos de los sensores en datos interpretables por el usuario. Debido a las variaciones del perfil de la viga en un proceso delicado como es la soldadura es necesario implementar una medida que permita contrarrestar tales variaciones. Si se determina que el sistema de visión artificial es necesario. . se deben prever a nivel general los nuevos requerimientos a nivel de software-hardware necesario en el montaje. por ejemplo la distancia a la viga a soldar. H. Determinar y justificar si es necesario incluir en el robot un sistema de visión artificial (¿Cómo se manejará el problema de las variaciones en las medidas del perfil de la viga?).ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍAS E INGENIERÍA Materia ROBÓTICA Código 299011 2012_II PC anfitrión. . ya que tienen una gran capacidad de producción con un costo muy bajo. no teniendo que realizar él la soldadura. Al menos un tercio de los robots industriales son utilizados para soldadura de arco o para soldadura de punto. La función del operario pasa a ser la carga de las subpartes y la descarga de la pieza ya soldada. La Robótica permite una producción más eficiente. El operario no es sometido entonces a la radiación de la soldadura ni a altas temperaturas. en donde los robots industriales juegan un papel importante. Por otra parte para poder ofrecer calidad y bajos precios hay que disminuir la mayoría de costos de la empresa. El uso de robots en las empresas se va haciendo necesario a medida de que el mundo empresarial va a pasos agigantados en lo que a la tecnología se refiere. ni a los gases del proceso. Las empresas modernas utilizan robots industriales en aquellos centros de trabajo donde prevalezcan situaciones de peligro para los trabajadores por la naturaleza del proceso. y de costos. además de mejorar sustancialmente la calidad de los productos.ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍAS E INGENIERÍA Materia ROBÓTICA Código 299011 2012_II CONCLUSIONES La soldadura es uno de los procesos más exitosos de robotización en el mundo. reducción del desperdicio de material. slideshare.net/Cqje/manual-para-programar-brazo-roboticoindustrial-nachi#btnPrevious TARN.slideshare.edu. Robotic welding. Extraído el 28 de noviembre de 2012 desde http://www.unal.co.pdf .google.co/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=web&c d=9&ved=0CFYQFjAI&url=http%3A%2F%2Fwww. ELECTRO-MAGNETIC INTERFERENCE IN ROBOTS AND HOW TO DEAL WITH IT! Disponible en: http://www. Extraído el 1° de diciembre de 2012 desde http://www. Extraído el 28 de noviembre de 2012 desde http://www.uk/documents/EMIGuidelines.co%2Fcu rsos%2Fingenieria%2Fmecatronica%2Fdocs_curso%2FAnexos%2FTUTOR IALcnc%2FDOCUMENTOS%2FTEORIA%2FROBOTICA%2520INDUSTRI AL.net/elvisrichard/brazo-robtico-1775457#btnNext ROBÓTICA INDUSTRIAL.pdf&ei=ZPDEUOqBYjs8wSNuICADw&usg=AFQjCNH6eGKEiBW9jI02bHNgrMaYbm6xzA&si g2=ENITXKibuDyO_4UOjNp7sw&cad=rja MANIPULACIÓN RÁPIDA DE ROBOT.ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍAS E INGENIERÍA Materia ROBÓTICA Código 299011 2012_II BIBLIOGRAFÍA BRAZO ROBÓTICO.virtual.fightingrobots. intelligence and automation.com. Tzyh-Jong.