Robótica IndustrialMR3031

Dr. Alejandro Aceves LópezITESM ‐ Campus Estado de México

1.‐ Introducción a la Robótica

Contexto• La ROBOTICA es una disciplina científica que aborda eldesarrollo e investigación de robots que son diseñadospara una amplia variedad de sistemas industriales,domésticos, comerciales, militares, lúdicos ycientíficos.

• Un ROBOT es una máquina electro‐mecánica(automática o semi‐automática) programable capaz deimitar comportamientos de los humanos o animales.

• La naturaleza multidisciplinaria de la ROBOTICAinvolucra conocimientos en física, matemáticas,mecánica, electrónica, computación, control, visión einteligencia artificial.

Tipos de robots

Robots industriales

Robots móviles

Robots de servicio

Robots bio‐inspirados

Robots industriales• El Robot Institute of America (RIA) define el ROBOT 

MANIPULADOR como una máquina multifuncional reprogramable diseñada para mover objetos, herramientas o dispositivos a través de la ejecución de movimientos.

• Los MANIPULADORES consisten en eslabones rígidos conectados por articulaciones que permiten el movimiento entre eslabones. 

Robot T3 de Cincinnati Milacron

Partes básicas de robot industrial

BASE

Cuando usar un robot industrial

Para justifica la instalación de un robot industrial se debe de cumplir que:

1. La tarea debe repetirse cientos/miles de veces.2. La tarea debe ser sucia, aburrida, peligrosa o difícil.3. El robot no debe dejar sin empleo a una persona.4. No existen personas dispuestas a realizar la tarea.5. Debe existir un beneficio económico importante a 

corto y mediano plazo (retorno de inversión).

Recuperación de inversión

Para justifica la instalación de un robot industrial se debe calcular el periodo de recuperación de inversión, el cual debe ser el menor posible (un valor típico es 3 años). P se calcula dividiendo la inversión inicial entre la utilidad anual (ahorros menos gastos).

( ) ( )CP

W I D M S

Donde:      P = Periodo de recuperación (en años) C = Inversión inicialW = Sueldo anual de obreros reemplazados (que logra Vol. Prod.)I = Ahorro en productividad anual (costo producción x humanos vs robots)D = Depreciación anual estimada del robotM = Costo anual de mantenimientoS = Costo anual del personal de apoyo y especializado

Compañías

FANUC www.fanucrobotics.comABB www.abb.comKUKA www.kuka.comMOTOMAN www.motoman.comEPSON www.robots.epson.comYASKAWA www.yaskawa.comUNIMATE www.prsrobots.com/unimate.htmlROBAI www.robai.comYAMAHA www.yamaharobotics.com

Usos comunes

Principales aplicaciones de los robots industriales: 

• Soldadura o pintura• Aplicación de materiales (selladores y adhesivos) • Alimentación de máquinas • Corte de material (por plasma, láser y chorro de agua)• Montaje, manipulación y orientación (de objetos) • Paletización• Control de Calidad (inspección)

Proyecto integradorObjetivo: Diseñar un sistema Pick&Place de cubos.Área de trabajo: Una tabla de madera de 40cm x 20cm, dividida en 

dos área de 20cm de lado, una pintada de blanco mate y otra de negro mate.

Restricciones: El robot no debe invadir el área de trabajo. Máximo 2integrantes por equipo. El proyecto deberá incluir el uso de unsistema de visión. Los cubos son de madera pintada de negromate. El disco es de madera pintada de blanco mate.

20cm

20cmPlataforma 

inicial

40cm

Plataforma final

2cm1.5cm

1cm

Disco

Proyecto integradorLa prueba: Los cubos se pondrán de forma aleatoria en la

plataforma inicial. El disco se orientará de forma aleatoriadentro de la plataforma final. El robot deberá identificar loscubos y colocarlos correctamente dentro del espaciocorrespondiente en el disco en la plataforma final.

Datos robot: http://www.trossenrobotics.com/widowxrobotarm 

5cm

2.2cm

1.2cm

5cm

20cm

Vista superior Vista lateral

Proyecto integradorContenido del primer reporte:

(a) Datos generales de los miembros del equipo,(b) Justificación del diseño elegido y partes (incluir presupuesto),(c) Administración del proyecto (Actividades, calendario,

responsabilidades, Minutas de cada junta),(d) Diseño mecánico (descripción detallada y dibujos técnicos de

todas las piezas, ensambles, y sistemas de sujeción),(e) Diseño electrónico (descripción y justificación de

componentes elegidos: cámara, tarjetas, controlador,alimentación y circuitos eléctricos relacionados),

(f) Construcción y armado de las partes mecánicas y electrónica.(g) Referencias y Bibliografía

NOTA: Calificación máxima: 100. Cada inciso tiene un valor máximo de un séptimo de 100. 

Proyecto integrador

Contenido del segundo reporte:

(a) Datos generales de los miembros del equipo.(b) Administración del proyecto (Actividades, calendario,

responsabilidades, Minutas de cada junta),(c) Resultados de pruebas de caracterización de servomotores.(d) Desarrollo detallado para la obtención de las ecuaciones de

cinemática directa e inversa y demostración de su validez.(e) Resultados de las pruebas de integración.(f) Sistema de visión (descripción detallada de los algoritmos de

visión).(g) Referencias y Bibliografía.

NOTA: Calificación máxima: 100. Cada inciso tiene un valor máximo de un séptimo de 100. 

Presentación Final (4 partes)FUNCIONAMIENTO DEL ROBOT (55 puntos)(a) Realiza la tarea para la que fue diseñado (Demostración con una prueba real in‐situ).(b) Calidad del prototipo y acabados. La presentación se DEBE hacer en un salón 

antes del último día de clase (6May).

CDROM (15 puntos)(a) PDF de reportes del 1y2 parcial.(b) Documento electrónico del reporte final.(c) Todos los códigos de los programas realizados.(d) Dibujos técnicos de todas las piezas mecánicas (CAD), en formato PDF y CATIA.(e) Evidencia de la efectividad del robot para realizar la prueba (videos).

PRESENTACION Y EXPOSICION (12 puntos)(a) Orden de la presentación y Organización del equipo.(b) Claridad en la exposición y Dominio de los temas.(c) Medios audiovisuales utilizados.(d) Formalidad y Lenguaje.

REPORTE FINAL IMPRESO (18 puntos)(a) Datos generales de los miembros del equipo.(b) Descripción detallada del robot final, su objetivo y sus partes constitutivas

(eléctricas, mecánicas y de programación).(c) Administración del proyecto (Calendario final, actividades realizadas y responsables).(d) Programas (descripción de todo el código final desarrollado, incluido visión).(e) Conclusiones del proyecto.(f) Referencias y Bibliografía.

Software

GNU Octave