Ir al contenido

Biblioteca de la Universidad Complutense de Madrid

Sábado, 30 de mayo de 2020

Inicio | ¿Quiénes somos? | Editar mi portal

Una guía completa de brazos robóticos

En esta guía, veremos exactamente cómo funcionan los brazos robóticos, cuáles son los diferentes tipos de brazos robóticos programables disponibles en el mercado, y a qué tipo de funciones se adaptan mejor usando varios accesorios o complementos.

 

¿Qué son los brazos robóticos?

 


Los brazos robóticos son máquinas que están programadas para ejecutar una tarea o trabajo específico de forma rápida, eficiente y extremadamente precisa. Generalmente accionados por motor, se utilizan con mayor frecuencia para el rendimiento rápido y consistente de procedimientos pesados y/o altamente repetitivos durante largos períodos de tiempo, y son especialmente valorados en los sectores de la producción industrial, la fabricación, el mecanizado y el ensamblaje.

Un brazo robótico industrial típico incluye una serie de articulaciones, articulaciones y manipuladores que trabajan juntos para asemejarse estrechamente al movimiento y la funcionalidad de un brazo humano (al menos desde una perspectiva puramente mecánica). Un brazo robótico programable puede ser una máquina completa en sí misma, o puede funcionar como una parte robótica individual de un equipo más grande y complejo.

Una gran cantidad de brazos robóticos más pequeños que se utilizan en innumerables industrias y aplicaciones laborales hoy en día se montan en mesas de trabajo y se controlan electrónicamente. Las versiones más grandes pueden ser montadas en el suelo, pero de cualquier manera tienden a ser construidos de metal resistente y duradero (a menudo de acero o hierro fundido), y la mayoría tendrá entre 4 y 6 articulaciones. De nuevo, desde una perspectiva mecánica, las articulaciones clave de un brazo robótico están diseñadas para parecerse mucho a las partes principales de su equivalente humano - incluyendo el hombro, el codo, el antebrazo y la muñeca.

Brazo robóticoSuch es la velocidad y la potencia con la que pueden trabajar los brazos robóticos industriales, hay una necesidad imperiosa de ser extremadamente conscientes de la seguridad al programarlos y utilizarlos. Sin embargo, cuando se despliegan adecuadamente, pueden aumentar enormemente los índices de producción y la precisión de las tareas de colocación y recogida, así como realizar funciones de elevación y reposicionamiento de gran resistencia que serían imposibles de realizar incluso para grupos de múltiples trabajadores humanos a cualquier ritmo.

A medida que la tecnología ha avanzado y los costos de fabricación de los componentes robóticos han disminuido a lo largo de los años, en el último decenio aproximadamente se ha producido una expansión muy rápida de la disponibilidad y asequibilidad de los robots y los brazos robóticos en una gama muy amplia de industrias. Esto significa que se encuentran mucho más comúnmente en operaciones de menor escala que antes, porque ya no son sólo una opción económicamente viable para las líneas de producción en gran escala que producen volúmenes muy altos de producto.

¿Qué tipos de brazos robóticos hay?

 

Hay numerosos tipos diferentes de brazos robóticos disponibles en el mercado actual, cada uno de ellos diseñado con importantes capacidades y funciones básicas que hacen que varios tipos específicos sean especialmente adecuados para funciones o entornos industriales concretos.

La mayoría de los brazos robóticos tienen hasta seis articulaciones que conectan siete secciones, la mayoría de las cuales, o todas, son accionadas por varias formas de motores paso a paso y controladas por ordenador. Esto permite un posicionamiento increíblemente preciso de la parte "mano" o efector final del brazo, que en la mayoría de los usos industriales será generalmente una especie de herramienta o accesorio especializado, diseñado para llevar a cabo una acción muy específica o una serie de articulaciones repetibles.

En su mayor parte, la distinción clave entre los diferentes tipos de brazos robóticos radica en la forma en que sus articulaciones están diseñadas para articularse -y, por consiguiente, en la gama de movimientos y funciones que pueden realizar-, así como en el tipo de estructura sobre la que se apoyan y la huella que requieren para su instalación y funcionamiento.

En esta sección exploraremos algunos de los tipos de brazos robóticos programables más utilizados en todo tipo de industrias en todo el mundo.

 

Brazos robóticos cartesianos (pórticos)

 


Los brazos robóticos cartesianos - a menudo llamados brazos robóticos rectilíneos o de pórtico - reciben su nombre del sistema de coordenadas cartesianas, desarrollado por René Descartes en el siglo XVII como una forma de trazar curvas geométricas en un gráfico mediante el uso de ecuaciones algebraicas.
Robot de pórtico

Si todo eso suena espantosamente complejo, la realidad práctica es en realidad bastante familiar para la mayoría de nosotros en los usos diarios del lugar de trabajo: Las coordenadas cartesianas son esencialmente lo que nos da el ampliamente utilizado sistema de ejes X, Y y (menos comúnmente) Z que casi siempre vemos mapeados en cualquier gráfico típico.

En términos de brazo robótico, los robots mecatrónicos cartesianos o de pórtico tienden a consistir en tres articulaciones que se programan usando estas coordenadas X. Y y Z para especificar el movimiento lineal en tres dimensiones a lo largo de estos tres ejes. La articulación de la muñeca a menudo proporciona una mayor funcionalidad rotacional.

Los brazos robóticos cartesianos utilizan varios motores y actuadores lineales para posicionar una herramienta o accesorio en algún lugar del espacio tridimensional, y manipularlo a través de una serie de movimientos lineales para cambiar de posición. Pueden montarse de forma horizontal, vertical o por encima de la cabeza, y se utilizan ampliamente en una serie de aplicaciones, como el mecanizado de piezas o la recogida y colocación junto a cintas transportadoras.

Brazos robóticos cilíndricos

 

Los brazos robóticos cilíndricos, a diferencia de las versiones cartesianas mencionadas anteriormente, son aquellos cuyos ejes forman un sistema de coordenadas cilíndricas; en resumen, sus movimientos programados tienen lugar dentro de un espacio de forma cilíndrica (arriba, abajo y alrededor). Este tipo de brazo se utiliza más comúnmente para operaciones de ensamblaje, soldadura por puntos y manipulación de máquinas herramientas, donde las articulaciones giratorias y prismáticas le dan un movimiento tanto rotativo como lineal.

 

Brazos robóticos polares/esféricos

 

De nuevo, al igual que los brazos robóticos cilíndricos descritos anteriormente, un robot polar o esférico es aquel que opera dentro de una "envoltura de trabajo" esférica o un lugar potencial de movimiento. Esto se logra a través de una junta rotativa combinada, dos juntas rotativas y una junta lineal. El brazo robótico polar está conectado a su base por medio de una junta giratoria, y el espacio de trabajo esférico subsiguiente al que tiene acceso lo hace útil para realizar funciones similares a las de los brazos robóticos cilíndricos: manipulación de máquinas herramienta, soldadura por puntos, fundición a presión y soldadura por arco.

 

Brazos robóticos SCARA

 

Los brazos de los robots SCARA se usan más en aplicaciones de ensamblaje y de recogida y colocación. El acrónimo SCARA significa Selective Compliance Assembly Robot Arm (o a veces Selective Compliance Articulated Robot Arm), lo que hace referencia a su capacidad para tolerar un grado limitado de "conformidad" - flexibilidad, en el contexto de la robótica - a lo largo de algunos ejes, mientras se mantienen rígidos en otros.

Los brazos robóticos SCARA son quizás el tipo clásico en el que se podría pensar cuando se imagina una línea de producción de alta tecnología, y son sus capacidades de conformidad selectiva las que los hacen ideales para estos propósitos. Para ciertas tareas de ensamblaje y colocación, un grado de flexibilidad tolerable en determinadas direcciones pero no en otras es altamente ventajoso, permitiendo la inserción de componentes en espacios reducidos sin atar o dañar ninguna de las partes.

¿Para qué se utilizan los brazos robóticos?

 

Los brazos robóticos pueden utilizarse para todo tipo de funciones de producción, procesamiento y fabricación industrial, es decir, para cualquier tarea en la que se requieran movimientos extremadamente precisos, rápidos y repetibles.

Hoy en día se utilizan brazos robóticos de todo tipo en todas las escalas de fabricación, desde el ensamblaje minucioso de placas de circuitos hasta las industrias pesadas de gran volumen, como las líneas de producción de automóviles, así como en una enorme gama de aplicaciones de "pick and place" (cinta transportadora). Esto significa que es importante saber qué tipos de brazos robóticos programables se adaptan mejor a qué tipo de entornos y tareas antes de empezar a planificar una compra.

En todos los casos, la selección del tipo adecuado de brazo robótico programable para una función o tarea determinada debe implicar la consideración de la naturaleza y los requisitos precisos de la aplicación prevista. Estos incluirán típicamente:

Cargar
Todos los tipos de brazos robóticos tienen una capacidad de carga determinada, y este número especificado por el fabricante siempre debe superar el peso total de la carga útil involucrada en cualquier trabajo que se espera que realice el brazo (incluyendo herramientas y accesorios).
Diferentes tipos de brazos robóticos están soportados por estructuras de diseño diferente, lo que puede aumentar o disminuir la capacidad de carga total; esto debe equilibrarse teniendo en cuenta la colocación física y la huella.
Orientación
Este criterio se define generalmente por la huella y la posición de montaje del brazo robótico, y lo bien que encaja con el resto de los equipos de su línea de producción para la gama de movimientos y manipulaciones que se espera que realice. Esto a su vez influirá en la posición física del brazo en relación con los objetos que va a mover.
Ciertos tipos de brazos robóticos requieren pedestales más voluminosos o más espacio libre físico para realizar su rango de movimientos programado, y estos factores deben considerarse en términos de otros equipos o trabajadores en las proximidades.
Velocidad
Particularmente cuando se eligen brazos robóticos para aplicaciones de recogida y colocación, es importante prestar atención a las clasificaciones de los fabricantes en cuanto a la velocidad, y especialmente en cuanto a la aceleración en distancias más largas.
Se pueden lograr cambios y mejoras en los índices de velocidad en algunos tipos de brazos robóticos mediante cambios en la elección de las correas, los motores o los actuadores utilizados.
Viaje
Las tolerancias y la precisión en tramos más amplios pueden reducirse en ciertos tipos de brazos de robot, debido a la desviación del brazo y a las diferencias en el diseño de la estructura de soporte.
Si la aplicación requiere mayores distancias de desplazamiento entre las cargas útiles o las áreas de trabajo, esto puede dictar qué tipos de brazos robóticos serían adecuados o no para realizar la tarea, dependiendo de la estrechez de las tolerancias requeridas.
Precisión
Ciertos tipos de brazos robóticos programables están intrínsecamente diseñados para ser más precisos en su rango de movimientos y articulaciones que otros. Esto puede suponer un coste mayor para una máquina más compleja, e implica un compromiso frente a otros factores como la huella, la velocidad, la distancia potencial de desplazamiento y la orientación.

 

 

 

Género al que pertenece la obra: Narrativa
Bookmark and Share


Escritores complutenses 2.0. es un proyecto del Vicerrectorado de Innovación de la Universidad Complutense de Madrid
Sugerencias