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Actuadores y Sensores

Actuadores y Sensores. Pinzas y Manos Humanas. Primer gripper: garfio Industria Nuclear impulsa las pinzas en los teleoperadores La herramienta del final del brazo se conoce como: Gripper o Pinza Mano Actuador final Mano Humana: 27 huesos, 21 grados de libertad. Pinzas y Manos Humanas.

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Actuadores y Sensores

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Presentation Transcript

  1. Actuadores y Sensores

  2. Pinzas y Manos Humanas • Primer gripper: garfio • Industria Nuclear impulsa las pinzas en los teleoperadores • La herramienta del final del brazo se conoce como: • Gripper o Pinza • Mano • Actuador final • Mano Humana: 27 huesos, 21 grados de libertad

  3. Pinzas y Manos Humanas • Un actuador replicado de la mano humana no es el mejor gripper. • Además de los grados de libertad cuenta con: • Retroalimentación de posición • Sensores de temperatura y presión • Los grippers para robots se pueden dividir en dos: • Grippers para partes y materiales • Herramientas para trabajar en partes y materiales • Si se intercambian los grippers debe de contar con un dispositivo de rápida desconexión

  4. Carateristicas de la Herramienta Final del Brazo • Investigación en manos roboticas similares a las humanas. • La mano de un robot es diseñada para realizar mejor la tarea que la de un humano. • Puede tener sensores. Proximidad, magnéticos, etc. • La muñeca puede tener agregados cámaras o micrófonos para vista y oído artificial. O piel para sentido de tacto y presión.

  5. Utilidad Especializada para un Trabajo • La mano debe de ser diseñada para un trabajo específico • Casi cualquier cambio (tamaño, tarea, etc.) requerirá de un nuevo gripper. • Similar a cuando un humano escoge una nueva herramienta

  6. Utilidad Especializada para un Trabajo • El diseño de un gripper requiere tomar en cuenta: • Tamaño y forma del objeto • Peso, dureza y superficie del material • Velocidad del movimiento de la pieza • Compliance surface: ajuste mínimo de posicionamiento • Manejo de materiales muy calientes o fríos

  7. Utilidad Especializada para un Trabajo • Mandíbulas rectas o curvas • Apertura paralela o de ángulo variado • Potencia de trabajo del gripper • Modo de Activación • Sensor, programado • Grado de Exactitud • Cambio rápido de gripper

  8. Remote Center Compliance (RCC) • Taladrar, o ensamblar partes muy precisas, requiere tolerancias muy justas. • Humano usa coordinación ojo-mano • Robots usan grippers con una RCC • Pueden ser pasivas o activas

  9. Como trabajan los grippers • Agarre • Aplicar fuerza mecánica a al menos dos puntos • Enganche • Usar un gancho para pasar a través de un hoyo • Cuchara • Usar una cuchara para tomar material sin forma • Inflar alrededor • Inflar un globo o vejiga alrededor o dentro de una pieza

  10. Como trabajan los grippers • Atracción magnética • Atraer usando la fuerza magnética. Piezas solo de hierro • Atracción por vacío • Superficies lisas. Puede manejar piezas difíciles como cristales de carros • Pegar • Usar una supericies pegagosa. Requiere un dispositivo mecánico para separarlo.

  11. Como trabajan los grippers • Cosas a considerar en la elección del gripper: • Peso de la parte • La distancia de sujeción desde el CG de la parte • Coeficiente de friccion entre las partes • Las fuerzas G al moverse • Angulo de los dedos del gripper • Factores de Seguridad • Características de la parte: • Composición • Fragilidad • Rigidez

  12. Calculando la carga útil del gripper y la fuerza de sujeción • Especificación del manipulador o del griper? • La mas baja • Calcular la fuerza que se aplicara por un gripper requiere considerar: • Angulo de partida y final • Ancho de los sujetadores del gripper • Distancia al CG de la pieza • Coeficiente de fricción entre la pieza y el sujetador del gripper (CF) • Aceleración de la pieza al ser movida • Factor de Seguridad

  13. Calculando la carga útil del gripper y la fuerza de sujeción • El ángulo varia según el plano de movimiento • 0 grados plano vertical • 90 grados plano horizontal • El grosor de la parte, el ancho del gripper y la distancia al centro de gravedad sirven para calcular el torque. • El coeficiente de fricción dice que tan eficiente se sujetara la parte • La aceleración o desaceleración se suma con la gravitacional y se multiplica por el peso para sacar la fuerza de oposición al movimiento. • El factor de seguridad es un multiplicador para contrarrestar errores que no se hallan contemplado.

  14. SENSORES • Los seres vivos se adaptan al medio gracias al uso de sensores • Añadir sensores a los robots le permiten agregarle versatilidad • Con sensores el robot se retroalimenta • Sin sensores el robot ocupa un mundo perfecto

  15. Clases de Sensores • Sensores Internos • Sensores Externos • Sensores • Transductores. Mayoría de Sensores

  16. Clases de Sensores • Sensores Internos • Primeros robots. Usaban topes mecánicos, y eran de lazo abierto • Motores de pasos. Conteo de pulsos para obtener el posicionamiento • Switches limitadores. Requerían una instalación mecánica • Percepción Háptica. Primeros sensores complejos. Similar al sentido humano de la kinestesia.

  17. Clases de Sensores • Sensores internos … • Los sensores internos usan dispositivos mecánicos, electricos, electrónicos e hidraulicos para obtener feedback de diversos dispositivos movibles. • Señal de error. A mayor error mayor la señal. • Gobernador. Control de velocidad rotacional • Tornillo líder solidario. Control de un cilindro retráctil

  18. Clases de Sensores • Sensores Internos • Shaft Enconder o Codificador de eje. Movimientos rotacionales finos. Caro. Codigo Gris • Codificador Incremental. Barato. Determina el sentido del giro. Varias opciones de forma de trabajo • Doble anillo • Desfase a 90°

  19. Clases de Sensores • Sensores Internos • Medidor de Esfuerzo (Strain Gauge) • Uso de piezoelectricos • Cuarzo • Cerámica • Sensores de Efecto Hall • Corriente eléctrica formada por un campo magnético • Bobina Rígida Plana • Responde a la distorsión creada por la presión sobre ella

  20. Clases de Sensores • Sensores Internos • Potenciómetro • Barato • Inexacto • Conexión: • Directa para movimiento angular • A través de banda, para movimiento lineal • Sincro • Tipo motor, con stator multidevanado. Movimiento angular en electricidad o viceversa

  21. Sensores Externos • Movimientos sin sensado • Peligrosos a humanos • Microswitch. Primer dispositivo • Optointerruptor • Ultrasonido e IR • Oido, vista, habla y tacto son areas experimentales en los robots

  22. Interbloqueos • Dispositivos que no permiten que una operación sea realizada hasta que ciertas condiciones se cumplan. • Interlock DeadMan • Switches de Microondas • Medidores de Presion de fluido • etc-. • Pueden ser electromecánicos, piezoeléctricos o mecánicos • Pueden ser considerados externos o internos

  23. Traduciendo Señales Analógicas a Controladores Digitales • ADC • Diferentes tipos de convertidores

  24. Áreas de Sensores Para Robots

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