Arquitecturas de Control

CPU Única

Problemas:

• Un solo equipo, si falla, toda la instalación se pierde.
• Necesidad de expertos en cada sistema.
• Programación difícil, más cercana al software.

Ventajas:

• Mejor sincronismo entre funcionalidad y flujo de datos.
• Menor coste al aprovechar funcionalidades.
• Una persona realiza todo.

PC en Entorno Industrial

Ventajas:

• Mayor solidez mecánica y eléctrica.
• Modularidad.
• Capacidad de soportar software específico con respuestas en tiempo real.
• Protección en ambientes hostiles.

PC vs PLC

Cooperan juntos, el PLC orientado al control de elementos de planta y el PC a tareas de comunicación con el PLC.

SoftPLC

El PC realiza el control, ideal para aplicaciones donde un autómata está limitado.

SlotPLC

Independiente del PC, pero con intercambio de datos intensivo con el PC.

Robótica Industrial

Definición de Robot

Manipulador multifuncional reprogramable, con varios grados de libertad, capaz de manipular materias, piezas, herramientas o dispositivos especiales según trayectorias variables programadas para trabajar.

Manipulador Robótico

Cuerpo rígido o enlace (link) conectados a otros mediante articulaciones (joints) formando una cadena. Cada articulación puede ser rotacional o translacional. Debe ser:

• Multifuncional (versátil en cuanto a tareas).
• Programable (posibilidad de modificar tareas).

Componentes

• Manipulador: Elemento mecánico que se mueve.
• TCP (Punto Central de la Herramienta): Punto final donde actúa el robot, generalmente con herramientas.
• Controlador: Gestiona el manipulador (potencia de cálculo, eléctrica y rapidez): sistema multiprocesador, interfaz con usuario, almacena datos, planifica y monitoriza, interacción y coordinación con otros equipos (E/S/PLC), gestiona la seguridad.

Tipos de Robots

• Cartesiano: Robusto, para cargas elevadas y trabajos repetitivos.
• Delta: Para cargas ligeras y alta velocidad.
• Articulado: Alcanza posiciones lejanas y se mueve en 3D.
• Cilíndrico: Para operaciones de carga y descarga, y elevada carga.

Tipos de Accionamiento

• Neumático: Pequeño tamaño y cargas, pocos grados de libertad.
• Hidráulico: Gran fuerza y rapidez, precisan de instalación hidráulica con problemas de líquidos.
• Eléctricos: Menor velocidad y fuerza, tamaño de motor pequeño, muy precisos y repetitivos.

Estudio Cinemático

Calcular la posición y velocidad de cada articulación y punto terminal.

Cinemática Directa

Parte de las coordenadas del robot y se pasa a la posición y orientación del punto terminal.

Cinemática Inversa

Parte de las coordenadas cartesianas de un sistema de referencia y se pasa a las coordenadas de movimiento del robot.

Parámetros Básicos

• Peso a manipular (Payload): Carga en la punta del robot + inercia.
• Nº de ejes (grados de libertad):
• Precisión: Distancia entre el punto alcanzado y el ordenado.
• Repetibilidad: Promedio de errores entre distancias del robot alcanzadas repetitivamente.
• Velocidad y aceleración: (tiempo de ciclo) tiempo entre la producción de 2 unidades.
• Alcance y área de trabajo: Punto más lejano y volumen espacial de trabajo.
• Resolución: Distancia mínima entre dos puntos a los que puede moverse.
• Tipo de aplicación:
  • Foundry: Ambientes agresivos, polvo, agua… Juntas reforzadas, pintura y estanqueidad.
  • Clean room: Ambientes limpios, alimentaria, requisitos de no emisión de partículas, a mayor clase + partículas libera por metro cuadrado.
  • Wash room: Puede ser limpiado en condiciones industriales, inoxidables.

Sensores

Para monitorizar la ubicación y orientación del robot durante el trabajo. Tipos:

• Neumáticos: Presencia de corriente de aire.
• Ultrasonidos: Respuesta ante material.
• Proximidad: Detecta acercamiento.
• Ópticos: Paso de objetos por haz de luz.
• Avanzados: Sistemas de imágenes.

Posicionadores

Posicionan el robot para alcanzar todo, con uno o varios ejes, no suelen superar los 150 kg de capacidad, son servocontrolados para detenerse en cualquier posición y girar a voluntad de grados, pueden llevar sistemas anticolisión.

Ejes de Traslación

Guías lineales que permiten transportar al robot a lo largo de la misma para mayor alcance.

Fases de un Proyecto Robótico

1. Visita, toma de datos y análisis.
2. Estudio técnico y viabilidad.
3. Confección de la oferta y entrega de la misma.
4. Firma del pedido.
5. Instalar y programar la celda.

Entornos de Programación

• Manualmente (teach pendant).
• Robot studio.
• RAB (Robot Aplicación Builder).

Multimove

Gestión desde un mismo controlador de 4 robots y 12 ejes externos (menos cableado).

Movimiento Sincronizado

Todos los mecanismos empiezan y terminan a la vez y tienen el mismo número de movimientos.

Movimiento Coordinado

Un manipulador controla el Work Object y todas las unidades coordinan el movimiento respecto al W.O.

Force-Control

Aplicaciones de premecanizado, mejor calidad, reduce el tiempo de programación y tiempo de ciclo y la vida útil de la herramienta.

Control de Posición Normal

Trayectoria y velocidad constante, mala calidad, temperatura y daños al robot.

Control de Fuerza

• Cambio de presión: Fuerza controlada y velocidad constante, la trayectoria se adapta a las formas curvas de la superficie, control del material arrancado + acabados, – riesgo de daños.
• Cambio de velocidad: Fuerza, dirección y trayectoria constantes. Velocidad variable y control del material arrancado, + productividad – vibraciones.

Seguridad en Robots Industriales

Paro de Emergencia

Pulsador en el controlador y en la unidad de programación.

Protección del Área de Trabajo

Equipo de seguridad externo, como barreras fotoeléctricas.

Paro por Retardo

Suave, sin desvío de trayectoria, 1 segundo y desconecta emergencia de motores.

Detección de Colisión

Por perturbación mecánica, detención del robot.

Limitación del Área de Trabajo

Se puede limitar el área de cada eje por software o mecánicamente.

Control (Hold-to-Run)

Mantener la tecla de arranque para que se mueva el robot, movimientos durante la activación manual del mismo.

Sistemas de Coordenadas

El TCP está referido a las coordenadas de un sistema.

Sistema de Coordenadas Mundo

Sirve como base para determinar el origen del resto de sistemas de coordenadas. Cuando hay más de un robot, está en la estación.

Sistema de Coordenadas Base

Centro de sujeción del robot. El origen está referenciado al sistema de coordenadas mundo.

Sistema de Coordenadas Usuario

Origen a partir del sistema de coordenadas mundo, permite definir varios sistemas de coordenadas. Las coordenadas del TCP estarán referenciadas al sistema de usuario.

Sistema de Coordenadas Objeto de Trabajo

Representa a la pieza de trabajo física. Compuesto por el sistema de coordenadas usuario y el sistema de coordenadas trabajo. Es la referencia para todas las posiciones y se puede establecer como puntos de trabajo de cada pieza.

Sistema de Coordenadas Punto Central Herramienta

Define la orientación de la herramienta en los movimientos manuales.

Etiquetas: Automatización Industrial, Control Numérico, PLCs, Programación de Robots, Robots