[UNED] Robótica Tema 9

Antes de nada, he de comentaros, que este no va a ser un resumen del tema 9 al completo, sino que solo va a ser un resumen o preparación de las 2 únicas preguntas que han caido de este tema en los últimos 4 años. Una vez comentado esto paso a exponeros mi resumen propuesto, que puede no se el mejor y por ello agradecería que me comentaseis si creéis que le falta algo o si tenéis sugerencias para mejorarlo me las hagáis llegar.


9.2 Características a considerar en la selección de un robot
(ha caido 5 veces)

En los catalogos de robots, los fabricantes proporcionan los valores de las prestaciones de sus productos. Estos valores están con frecuencia obtenidos en condiciones óptimas, pero de todas formas, sirven como medida comparativa para la selección del robot.
A continuación paso a comentar las características más destacadas que han de considerarse a la hora de seleccionar un robot para una determinada aplicación.

9.2.1 Área de trabajo

El área de trabajo o campo de acción es el volumen espacial al que puede llegar el extremo del robot. Este volumen está determinado por el tamaño, forma y tipo de los eslabones que integran el robot, así como por las limitaciones de movimiento impuestas por el sistema de control.
El robot debe elegirse de modo que su área de trabajo le permita llegar a todos los puntos necesarios para llevar a cabo su tarea.
La disposición óptima de todos los elementos que compodrán la cécula junto con le robot, es una tarea delicada por el gran número de variables a considerar, No basta con asegurarse de que todos los puntos necesarios quedan dentro del campo de acción, sino que deberá verificar que una vez situados los demás componentes de la cécula, el robto no colisione con ellos al efectuar sus movimientos. Es por ello, que es de gran ayuda el empleo de programas de simulación gráfica, que dotados de un sistema de diálogo interactivo con el usuario, permiten seleccionar mediante ensayo error la dosposición óptima de la cécula.

9.2.2 Grados de libertad

El numero de grados de libertad con los que cuenta un robot (GDL) determina la accesibilidad de éste y su capacidad de orientar su herramienta terminal. Es bastante frecuente que el número de GDL de los robots comerciales coincida con el númer de articulaciones, es decir, que cada articulación representa un GDL.
La elección del número de GDL necesarios viene determinada por el tipo de aplicación.
Con cierta frecuencia los fabricantes de robots proporcionan un número determinado de GDL ampliables de manera opcional. Este grado extra se añade al robot en unos casos en su extremo y en otros en su base,
En general ha que considerar que el aumento del número de GDL lleva parejo un aumento considerable del coste del robot. A veces, éste puede suplirse con el empleo de un utillaje apropiado y con el rediseño de las piezas que entran a formar parte de la instalación.
En cualquier caso, y para tareas muy especificas, se pueden desarrollar robots con más de 6 GDL como configuración básica. Se suelen llamar robots redundantes, aunque esta terminología se aplica de forma más especifica a aquells robtos que poseen mñas GDL que los que implica la tarea que realizan, independientemente de cuál sea el numero de los mismos. En la actualidad los valores típicos en cianto al número de GDL varía entre tres y seis.

9.2.3 Precisión, repetibilidad y resolución

Las ventajas del robot frente a otras máquinas en muchas apliacaciones actuales se basan además de en la flexibilidad y velocidad, en el bajo erro de posicionamiento con el que realizan su trabajo. En este sentido hay que tener en cuanta tres conceptos complementarios entre sí: la precisión, la repetibilidad y la resolución. De entre los tres el dato que normalmente suministran los fabricantes es la repetibilidad y por ello es el utilizado a la hora de seleccionar un robot u otro.

• Resolución: Mínimo incremento que puede aceptar la unidad de control del robot.

• Precisión: Distancia entre el punto programado (normalmente de manera textual) y el valor medio de los puntos realmente alcanzados al repetir el movimiento varias veces con carga y temperaturas nominales.

• Repetibilidad: Radio de la esfera que abarca los puntos alcanzados por el robot tras suficientes movimientos, al ordenarle ir al mismo punto de destino programado.

En el valor total del error de posicionamiento de un robot, afectan una serie de factores, como la longitud de sus brazos, carga manejada, tipo de estructura, que pueden dar una idea general sobre la calidad del posicionamiento final de su extremo. Así, por lo general, los robots cartesianos y los de reduciadas dimensiones son más precisos que otros como articulares o de gran envergadura.

9.2.4 Velocidad

La velocidad con la que puede moverse un robot y la caga que transporta, están inversamente relacionados. Muchas veces los datos proporcionados en cátalogo sobre la velocidad de movimiento del robot se da para diferentes valores de carga. Tambien cuanta mayor sea la velocidad mayor puede ser el error de posicionamiento.
Algunos robots en lugar de utilizar como dato la velocidad nominal, por ser esta raramente alcanzable, utilizan el tiempo empleado en realizar un movimiento típico.

9.2.5 Capacidad de carga

La capacidad de carga de un robot a selecionar para una determinada tarea viene condicionada por el tamaño, la configuración y el sistema de accionamiento del propio robot. Por otra parte, al evaluar la carga a manipular por el robot debe de considerarse el peso de a pieza a manipular y el propio peso de la herramienta o pieza que emplee el robot colocada en la muñeca. Se debe tener en cuenta además de la carga, el momento que la pieza a transportar genera en el extremo del robot.
El dato que normalmente se proporciona en la hoja de caracteristicas del robot, correspone a la carga nominal que éste puede trasnportar sin que por ello disminuyan sus prestaciones dinámicas, y siempre considerando la configuración del robot más desfavorable.

9.2.6 Sistema de control

La potencia de la unidad de control del robot determina en gran medida sus posibilidades. Las caracteristicas del control del robot hacen referencia por una parte a sus posibilidades cinemáticas (tipo de trayectorias) y dinámicas (prestaciones dinámicas del robot), y por otro lado a su modo de programación.

En cuanto a las posibilidades cinemáticas es muy importante tener en cuenta la aplicación a realizar. En muchas ocasiones la aplicación tiene suficiente con un control de movimiento PTP (punto a punto) en el que solo es relevante el punto final, pero en otras será necesario la trayectoria continua (CP) descrita por el extremo, como por ejemplo en la soldadura al arco.

Las características del control dinámico del robot, como velocidad de respuesta y estabilidad, son de particular importancia cuando éste debe manejar grandes pesos con movimientos rápidos. En estos casos, un buen control dinámico asegura que el extremo del robot no presente oscilaciones ni errores de poscionamiento.

En cuanto a las características relacionadas con el método de programación y las posibilidades que éste ofrece, puede decirse que una primera división entre prgramación por guiado y programación textual es suficiente como para decirse que sobre el empleo de un robot u otro para una determinada aplicación.
Otras cracterísticas importantes relacionadas con el modo de porgramación son las relativas al manejo de entradas salidas, posible estructuración de los programas, posibilidad de atención de interrupciones y modificación de trayectorias atendiendo a las señales externas, sistemas de porgramación y control desde un dispositivo externo (computador), etc.


Existen otras consideraciones, además de las meramente técnica a la hora de selecionar el robot más adecuado para robotizar un proceso. Es importante considerar el servicio técnico que proporciona el fabricante ( de postventa, mantenimiento, formación, actualización). También será importante considerar el costo y la posibilidad de amortización del robot, pues un robto más barato, y con menos pretaciones, puede correctamente la aplicación en cuestión, pero ser difícilmente adaptable a otras aplicaciones futuras.


9.3 Seguridad en instalaciones robotizadas
(ha caido 3 veces)

Las consideraciones sobre la seguridad del sistema robotizado cobran especial importancia por la naturaleza del robot que posee mayor índice de riesgo a accidente que otras maquinas, y por la aceptación social del robot en la fábrica.

9.3.1 Causas de los accidentes

Para prevenir los posibles accidente ocasionados por robots, hay que comenzar detectando tipo de accidentes se producen, para después analizar el porqué se originan y determinar cómo pueden evitarse.
El hecho de que el robot trabaje en muchas ocasiones en ambientes de alto riesgo de accidente (forjas, prensas, etc) contribuye a aumentar la probabilidad y gravedad del accidente.
Los tipos de accidentes causados por los robots industriales son debidos a:

• Colisión entre robots y hombre.
• Aplastamiento al quedar el hombre atrapado entre el robot y algún elemento fijo.
• Proyección de una pieza o material transportada por el robot.

Causas que los originan:

• Un mal funcionamiento del sistema de control.
• Acceso indebido de personal a una zona de trabajo del robot.
• Errores humanos de los operarios en las etapas de mantenimiento, programación, etc.
• Rotura de partes mecánicas por corrosión o fatiga.
• Liberación de engía almacenada (eléctrica, hidráulica, potencial, etc.).
• Sobrecarga del robot (manejo de cargas excesivas).
• Media ambiente o herramienta peligrosa (láser, corte por chorro de agua, oxicorte, etc.)

9.3.2 Medidas de seguridad

La seguridad en sistemas robotizados presenta dos vertientes: aquella que se refiere a la seguridad intrinseca del robot y que es responsibilidad del fabricante, y aquella que tiene que ver con el diseño e implantación del sistema y su posterior utilización, programación y mantenimiento, responsabilidad del usuario.

Medidas de seguridad a tomar en la fase de diseño del robot.

En el diseño debe de considerarse siempre el posible accidente tomándose las medidas oportunas para evitarlo en la medida de lo posible, tales como:

• Supervisión del sistema de control: Continua supervisión de todos los sistemas
• Paradas de emergencia
• Velocidad máxima limitada
• Detectores de sobreesfuerzo
• Pulsador de seguridad, que impidan el movimiento accidental del robot
• Códigos de acceso, para el acceso a la unidad de control y el arranque, parada y modificación del programa
  
• Frenos mecánicos adicionales, que entren en funcionamiento cuando se corte la alimentación de los accionadores.
• Comprobación de señales de autodiagnostico

Medidas de seguridad a tomar en la fase de diseño de la célula robotizada.

• Barreras de acceso a la célula, que impidan el acceso a personas
• Dispositivos de intercambio de piezas, que permetiran hacer éstas acciones a distancia
• Movimientos condicionados, a la presencia de operarios
• Zonas de reparación, que estarán fuera de la zona de trabajo
• Condiciones adecuadas en la instalación auxiliar: Sistema eléctrico con protecciones, aislamientos, etc.

Medidas de seguridad a tomar en la fase de instalación y explotación del sistema.

• Abstenerse de entrar en la zona de trabajo, durante la programación e implantación de la aplicación
• Señalización adecuada, luminosa y acústica del estado del robot o linea robotizada
• Prueba progresiva del programa del robot adaptando progresivamente la velocidad de trabajo
• Formación adecuada, del personal que manejará la planta

9.3.3 Normativa legal

Ésta ha sido hasta principios de los años noventa escasa. Los motivos que han llevado al restraso a la hora de proponer una normalización son varios y en general serián:

• La tendencia a enfrentarse con los problemas técnicos y de mercado antes que con ningún otro
• La necesidad de suficiente experiencia en la materia de accidentes ocasionados por robots como para establecer una casuística suficientemente válida
• La dificultad de unificar criterios y niveles de seguridad entre diferentes usuarios y paises
• La dificultad y tiempo necesario para preparar la documentación referente a la normativa, así como a los procedimientos de evaluación.

Ahora vendrían las normativas más importantes, pero como el libro es antiguo no me atrevo a ponerlas y si queréis las veis en las paginas 276-277

[UNED] Robótica Tema 8

De este tema suelen caer solamente cosas en teroría, la verdad es que se podría dividir en una pregunta muy repetida un tanto larga y otras que se repiten un poco menos, bastante más cortas. No es un tema complicado, es fácil de estudiar, pero como todo en la vida tiene algunas dificultades, que con este resumen espero que no lo sean tanto.
Los puntos 8.3 y 8.4 no los pongo porque nunca han caido y son casi todo práctica, solo ha caido una vez un problema en Código-R y para eso te ponian una copia de la Tabla 8.1 de la página 232.
Antes de nada haremo s una pequeña introduccion al tema: Programación de robots.

Un robot industrial es básicamente un manipulador multifuncional reprogramable. La reporgramación es la capacidad que le permite su adaptación rápida y económica a diferentes aplicaciones.
La reprogramación de un robot es el proceso mediante el cual se indica la secuencia de acciones que deberá llevar a cabo dirante la realización de su tarea. Estas acciones consisten en su mayor parte en moverse a puntos predefinidos y manipular objetos del entorno.
Durante la ejecución del programa:

• El lee y actualiza las variables utilizadas en el programa
• Interacciona con el sistema de control cinamático y dinámico del robot, encargados de dar la señal de mando a los actuadores a partir de las especifiaciones del movimiento que se les proporciona.
• Interacciona con las entradas y salidas para la sincronización del robot con el resto de las máquinas y elementos que componen su entorno.

8.1 Métodos de Programación de Robots
(Ha caido alguna vez entero)

Programar un robot consiste en indicar paso a paso las diferentes acciones (moverse a punto, cerrar o abrir pizan, etc) que éste ha de realizar dirante su funcionamiento auntomático.
En la actualidad no existe una normalización del procedimiento de programación de los robots.Aunque cada fabricante desarrolla su método particular, válido unicamente para sus propios modelos, existen en todos ellos una serie de caracteristicas comunes.
El criterio más empleado para la clasificación de los métodos de programación re robots, hace referencia al sistema empleado para indicar la secuencia de acciones a seguir:

1. Moviendo físicamente el robot y registrando la configuración. (Guiado)
2. Utilizando un lenguaje de programación. (Textual)

En la actualidad los sistemas de programación tienden a combinar ambos métodos, con resultados satisfactorios.

8.1.1 Programación por Guiado
(Ha caido 2 veces)

La programación por guiado o aprendizaje consiste en hacer realizar al robot o una maqueta del mismo la tarea (llevándolo manualmente por ejemplo), al la vez que se registran las configuraciones adoptadas para su posterior repetición de forma automática.

• Si los actuadores están desconectados y el programador aporta la energía para mover directamente el robot, se trata de un guiado pasivo directo.
• Para superar este problema se puede usar un doble del robot, idéntico pero mucho más ligero y fácil de manejar, se hablará entonces de un guiado pasivo por maniquí.
• Se puede emplear un joystick o unteclado para mover las articulaciones del robot utilizando sus propios actuadores. Se trata entonces de un guiado activo. El robot es guiado por los puntos por los que se quiere que pase, y durante la ejecución del programa la unidad de control interporla dichos puntos para generar trayectorias. También es posible especificar datos relativos a la velocidad, tipo de trayectorias, precisión con la que se alcancen los puntos, etc (Guiado extendido).
  

Los métodos de programación por guiado son útiles, fáciles de aprender y requieren un espacio bastante pequeño de memoria para almacenar la información.
Entre los inconvenientes más destacables están la necesidad de utilizar al propio robot y su entorno para realizar la programación, obligando a sacar al robot de la linea de producción ésta.Otros problemas frecuentes son la inexistencia de una documentación del programa y la dificultad de realizar modificaciones en el mismo, lo cual conduce a una difícil depuracion y puesta a punto de las aplicaciones.

8.1.2 Programación Textual
(Ha caido 2 veces)

La programación textual permite indicar la tarea al robot mediante el uso de un lenguaje de programaciçon especifico. Un rpgrama se correspoende con una serie de ordenes que son editadas y luego ejecutadas. Existe un texto con el programa.
Este tipo de programaciçon puede ser clasificada en tres niveles: robot, objeto y tarea, dependiendo de que las ordenes se refieran a los moviemientos a realizar por el robot, al estado en que deben ir quedando los objetos o al objetivo o subojetivo parcial a conseguir.
A día de hoy, la programación se basa en el primer nivel, existiendo gran variedad de lenguajes de programación textual a nivel de robot como AL, AML, LM, VAL II, V+ y RAPID.
Se han realizado diversos intentos para desarrollar lenguajes a nivel de objeto, pero las dificultades que se han encontrado los investigadores han impedido una implementación eficiente del lenguaje. Como ejemplos temenos: RAPT, LAMA o AUTOPASS.
Ahora estaría bien ver el ejemplo realizado entre las páginas 223 y 225, en el que se programa una misma tarea primero a nivel de robot luego a nivel de objeto y como último a nivel de tarea.
Es importante que cada vez con mayor notoriedad, los sistemas de programación de robots tienen a combianar ambos modos (guiado y textual), permitiendose desarrollar el programa mediante la escritura de las instrucciones y ayudandose del guiado en aquellos momentos en que es necesario.

8.2 Requerimientos de un sistema de programación de robots
(es lo que más veces ha caido)

A pesar de la falta de normalización entre los métodos de programación de robots existentes, las necesidades comunes han originado un cierto paralelismo y afinidad entre casi todos los sistemas de programación.Esto permite establecer una serie de caracteristicas comunes, en cuanto a requerimientos:

• Entorno de programación.
• Modelado del entorno.
• Tipos de datos.
• Manejo de entradas/salidas (digital y analógica).
• Control del movimiento.
• Control del flujo de ejecución del programa.

8.2.1 Entorno de programación

Programar un robot es un proceso continuo de prueba y error. Por lo tanto la mayoría de los entornos de programación son interpretados, pudiendose realizar un seguimiento paso a paso de los programado y evitar el ciclo de editar-compilar-ejecutar muy costoso en tiempo. Es deseable una buena capacidad de depuración y ejecución paso a paso. También es deseable una buena monitorización continua del desarrollo del programa.

8.2.2 Modelado del entorno

El modelado del entorno es la representación que tiene el robot de los objetos con los que interacciona. Normalmente el modelo se limita a las caracteristicas geométricas (posición y orientación de los objetos), y en ocasiones forma, dimensiones, etc. Algunos modelos del entorno permiten establecer relaciones entre objetos:

• Independientes: El movimiento de uno no afecta al otro.
• Unión rígida: El movimiento de uno implica el movimiento del otro y vicebersa.
  
• Unión no rígida: El movimiento de uno implica el movimiento de el otro, pero no al revés.

8.2.3 Tipos de datos

Un sistema de programación de robots cuenta con tipos de datos convencionales (enteros, reales, booleanos, etc) y otros especificamente destinados a realizar operaciones de interacción con el entorno, como son los que especifican la posición, orientación de los puntos y objetos a los que debe de acceder el robot. La representación conjunta de posición y orientación del extremo del robot se consigue agrupando las tres coordenadas de posición con algunos de los métodos de representación de la orientación.
VAL II emplea (q1,...,q6),(px,py,pz, alfa, beta, gamma)
AML emplea (px,py,pz, alfa, beta, gamma)
AL emplea (q1,...,q6) y matrices de transformación homogenea

8.2.4 Manejo de entradas-salidas

La comunicación del robot con otras maquinas o procesos se puede realizar mediante señales de entrada y salida. Para el manejo de las señales de salida el robot dispone de instrucciones de activación y desactivación. Para las de entrada posee la capacidad de leerlas y controlar el flujo del programa según su valor, un caso especial es la generación de interrupciones. Mediante buses de campo o conexiones punto a punto se puede comunicar el robot con su entorno.
Otra aplicacióm importante de las entradas-salidas del robot, es la integración de sensores, incorporando la información de éstos al desarrollo de la tarea.Esta información puede ser utilizada de diversas maneras, entre las que destacan:

• Modificar la trayectoria.
• Elegir entre diversas alternativas.
• Obtener la identidad y posición de objetos y sus caracteristicas.
• Cumplir con restricciones externas.

8.2.5 Control del movimiento del robot

En el control del movimiento debe de programarse ademas del punto destino, el tipo de trayectoria espacial que ha de seguir (punto a punto, coordinada o continua), la velocidad (expresada como un tanto por ciento de la velocidad base) o precisión (baja o alta).
La consideración de las señales capatadas por los sensores en la especificación de los movimientos del robot, puede hacerse a varios niveles. Una primera posibilidad responde a la interrupción del movimiento del robot por verificarse algún tipo de condición externa programada. Esta posibilidad y se suele denominar movimiento protegido o monitorizado (guarded motions).
La segunda alternativa implica la modificación del movimiento, en cuanto a la situación del destino o velodad, según la información captada del entorno. De este modo el movimiento del extremo del robot queda alterado, adaptándose a lñas necesidades de un entorno cambiante o parcialmente ideterminado. Estos movimiento se conocen como acomodaticios (copiliant motion). En la práctica los movimientos monitorizados se implementan mediante el uso de interrupciones, mientras que los acomodaticios se realizan mediante el uso de funciones especiales (función ALTER wn VAL II o V+).

8.2.5 Control del flujo de ejecución del programa

El lenguaje ha de permitir especificar de alguna manera un flujo de ejecución de operaciones (for, repeat, while, etc). También debe de permitir utilizar herramientas de sincronismo como semáforos., dada la importancia de la capacidad de procesamiento en paralelo. Es importante para la mayoría de las aplicaciones el tener un control de interrupciones mediante las que distintos equipos en funcionamiento puedan interaccionar con el robot. se debe fijar la prioridad en el tratamiento de las mismas, así como activarlas o desactivarlas durante la ejecución de diversas fases del programa.

Bueno hasta aquí es todo, espero tener pronto, preparados los resumenes del tema 9 y 10 y a lo mejor me animo con algunas preguntas de los temas 3,4 y 6. Espero que os gusten estos resumenes.