1. 1 Robots i manipuladors
Al’entorn industrial, els robots i els manipuladors formen part d’una cadena de porducció, de
manera que sempre trballen coordinadament amb altres màquines per a dur a terme un
procés de frabricació.
La implantació de la robòtica en la indústria, juntament amb l’automàtica i les tecnologies de
la informació i la comunicació, permet obtenir productes de millor qualitat, uniformitat i
de cost inferior, ara bé comporta la reducció dels llocs de treball de menor qualificació
especialment en les cadenes de producció en sèrie.
Els manipuladors són braços articulats amb diferents possibilitats de moviment de caràcter
seqüencial que no permeten la combinació simultània de moviments. Per al control dels seus
moviments s’utilitzen sistemes programables senzills. Representen el primer estadi de la
robòtica i s’utilitzen bàsicament en operacions de càrrega i descàrrega de peces en les
màquines.
Els manipuladors i els robots són màquines programables que poden fer tasques
repetitives amb més rapidesa i més precisió, reduint els costos de fabricació.
Es por definir la robòtica com el conjunt de coneixements que permeten dissenyar,
realitzar i controlar equips basats en estructures mecàniques proliarticulades, amb
un certa capacitat d’aprenentatge destinats a la producció industrial i a la
substitució del treball humà en tasques diverses.
- Arquitectura d’un robot industrial
L’arquitectura dels robots i manipuladors es refereixen a les formes constructives i a les
seves capacitats de moviment o mobilitat. Tot i que hi ha moltes formes ens referirem només
als braços poliarticulats clàssics. Aquests tenen una base fixa i una cadena de membres o
barres unides a partir d’enllaços anomenats parlls cinemàtics, que acaben en un extrem amb
un element terminal. L’element terminal és l’eina o dispositiu que es troba a l’extrem de
l’estructura a di de realitzar la tasca que tingui encomanada el robot.
El tipus d’enllaç o parell cinemàtic determina el moviment que es pot fer entre els dos
membres o barres d’un mecanisme. Cada moviment independent d’una barra o membre
respecte l’altre origina el que en diem un grau de llibertat. Els aparells cinemàtics més
importatns són:
Parell de revolució o articulació: és el més comú de tots. En aquest enlláç. una barra pot
únicament girar respecte de l’altra. Per tant, té un grau de llibertat.
Parell prismàtic o de guia-corredora: una barra pot lliscar respecte de l’altra sense girar,
en un únic moviment guiat. També proporciona un únic grau de llibertat.
Parell cilíndric: permet dos moviments independents una de giratori i un altre de lliscant.
Parell helicoïdal o de rosca: permet el moviment de gir i el de desplaçament al mateix
temps, però lligar l’un a l’altre. Té un únic grau de llibertat. ja que el moviment de rotació
2. no és independent del de translació.
Parell esfèric o ròtula esfèrica: és el que permet tres girs en les tres dimensions sense
desplaçaments, com la bola d’un remolc. Aleshores té tres graus de llibertat-
Parell pla: una barra o membre pot moure’s en dues direccions i girar respecte de l’altre.
S’utilitza poc ja que l’enllaç no queda garantit. Té tres graus de llibertat.
La combinació adequada dels aparells permet organitzar els moviments dels robots i en
determina la mobilitat i el grau de llibertat total del robot. N’hi ha quatre estructures
bàsiques:
Estrucutra cartesiana: l’element terminal es pot moure linealment en tres eixos, gràcies a
tres guies corredores. L’espai de treball de l’element serà un volum paral·lelepipèdic.
Estructura cilíndrica: substitueix el moviment lineal sobre la base per un moviment
giratori, aleshores disposa d’una articulació i dues guies corredores. L’espai de treball de
l’element serà un volum cilíndric.
Estructura polar: té dos moviments giratoris i un de lienal, amb un parell de articulacions
i una guia-corredora.
Estructura angular: té tres moviments giratoris, amb tres articulacions. Aquestes
estructures tenener tres graus de llibertat, a les que s’ha d’afegir els graus de l’element
terminal.
- Actuadors
La força motriu per aconseguir el moviment de cada articulació pot provenir d’actuadors
elèctrics, pneumàtics o hidràulics. En el cas dels elèctrics es tracta de motors, dels quals se
n’empren de diferents tipus: motors pas a pas, motors de corrent continu, sense escombretes.
Els servomotors són motors que incorporen una caixa reductora i un sistema de control de
posicionament digital. Aquest tenen tres fils, dos per a l’alimentació i un tercer per rebre els
polsos del control que van al sistema electrònic intern. La durada dels polsos determina la
posició en què ha de quedar l’eix de sortida.
3. - Actuadors
Un dels principals problemes dels robots és poder controlar el posicionament de cada un
dels elements de l’estructura per aconseguir la màxima precisió en les coordenades d’una
trajectòria i de la posició final. Per això cl que cada una de les articulacions incorpori un
sistema de sensor de posició que informi a l’equip de control de quina és la situació. Aquests
poden estar integrats a l’interior d’un servomotor, o situats en un dels elements mòbils.
Normalment són codificadors òptics, els quals disposen d’un disc perforat solidari a l’eix en
moviment. Les perforacions són per deixar passar un feix de llum infraroja que emet un
emissor, i ser rebuda per un detector, de manera que comptant les transicions a partir de les
interrupcions de la llum, es pot saber el gir obtingut. N’hi ha per mesurar posicions angulars
i per desplaçaments lineals.
Els detectors de presència permeten informar a l’equip de control de la detecció d’un
objecte en un punt determinat i fins i tot saber-ne el tipus de material amb què està fet.
Els detectors magnètics detecten objectes de metalls ferromagnètics, i els detectors
capacitius detecten els materials no metàl·lics.
Detector capacitiu
detector magnètic