Cuando escuchamos la palabra Robot, algunas ocasiones
pensamos en esas películas que nos han sorprendido por presentarnos Robots que realizan acciones superiores a
las capacidades del ser humano.Quizás los modelos más famosos de robots han sido los creados por George Lucas en su película Stars Wars a quienes conocimos como C3PO y R2D2.
y otros como Robocop.
Sin embargo, la idea que nos presentan las películas se encuentra bastante alejada de la aplicación industrial de los robots, a los cuales se les considera como un tipo de máquinas-herramientas.
El siglo XVIII constituye la época del nacimiento de la robótica industrial. Hace ya más de doscientos años se construyeron unas muñecas mecánicas, del tamaño de un ser humano, que ejecutaban piezas musicales.
Sin duda, hoy se puede afirmar que el desarrollo de las máquinas-herramientas ha sido sumamente acelerado.
El concepto actual de robot industrial no se aplica a aquellas antiguas muñecas sino a lo que aquí aprenderemos es un robot industrial.
Definición :
Mikell Groover, en su libro Automation, Production Systems and Computer Integrated Manufacturing,
define al robot industrial como "...una máquina programable, de propósito general, que posee ciertas
características antropomórficas, es decir, con características basadas en la figura humana..."
Cabe destacar que la característica antropomórfica más común en nuestros días es la de un brazo mecánico, el cual realiza diversas tareas industriales.
Existen en el mercado diversas empresas dedicadas a la fabricación de robots industriales por lo que existen diferentes marcas y modelos. Estos últimos son normalmente asignados para identificarlos o de acuerdo a su función.
En el caso de los robots de nuestra celda
de manufactura tenemos la marca Amatrol modelo
Júpiter.
La marca Mitsubishi modelo Move Master Ex
La marca Unimate, modelo Puma, éste último dado como abreviación de Programable Universal Machine for Assembly.
y un robot utilizado dentro del sistema de almacenamiento (AS/RS) marca Amatrol.
Para acercarnos más al estudio de los robots, identificaremos sus componentes.
Componentes :
El componente principal lo constituye el manipulador, el cual consta de
varias articulaciones y sus elementos.
Además del manipulador, los otros elementos que forman parte del robot son
un controlador, mecanismos de entrada y salida de datos y dispositivos especiales.
El controlador del robot, como su nombre lo indica, es el que controla cada uno de los movimientos del manipulador y guarda sus posiciones. El controlador recibe y envía señales a otras máquinas-herramientas (por medio de señales de entrada/salida) y almacena programas.
Los mecanismos de entrada y salida, más comunes son: teclado, monitor y caja de comandos llamada "teach pendant".
En el dibujo anterior tenemos un controlador (computer module) que envía señales a los motores de cada uno de los ejes del robot, la caja de comandos ("teach pendant") la cual sirve para enseñarle las posiciones al manipulador del robot.
La siguiente figura muestra un "teach pendat" para un tipo de robot industrial.
Para mandar instrucciones al controlador y para dar de alta programas de
control, comúnmente se utiliza una computadora adicional.
Es necesario aclarar que algunos robots únicamente poseen uno de estos componentes. En estos casos, uno de los componentes de entrada y salida permite la realización de todas las funciones.
Esto lo podemos ver en el robot Júpiter, el cual se puede programar utilizando el "teach pendant".
En el caso del robot del AS/RS, éste se puede programar y enseñar sus posiciones a través de un teclado y monitor conectado directamente al controlador.
En otros casos, es indispensable
conectar una computadora al controlador del robot.
Ejemplo de ello es el robot Move Master (Mitsubishi), el cual requiere una computadora externa para realizar y cargar los programas del controlador.
Señales de entrada y salida:
Las señales de entrada y salida se obtienen mediante tarjetas electrónicas
instaladas en el controlador del robot las cuales le permiten tener comunicación con otras
máquinas-herramientas.
En la celda de manufactura, por ejemplo, se utilizan estas tarjetas para comunicar al
robot PUMA con las máquinas de control numérico (torno y centro de máquinado). Estas tarjetas se
componen de relevadores los cuales mandan señales eléctricas que después son interpretadas en un programa de
control, estas señales nos permiten controlar cuando debe entrar el robot a cargar una pieza a la máquina,
cuando debe empezar a funcionar la máquina o el robot, etc.
Pasemos ahora a los dispositivos
especiales. Entre los dispositivos especiales se encuentran los ejes que facilitan el movimiento transversal
del manipulador y las estaciones de ensamble, que son utilizadas para sujetar las distintas piezas de trabajo.
En la estación del robot Move Master EX (Mitsubishi) podemos encontrar los siguientes dispositivos especiales:
Efector final (gripper):
El efector final (griper) es un dispositivo que se une a la muñeca del
brazo del robot con la finalidad de activarlo para la realización de una tarea específica. La razón por la
que existen distintos tipos de efectores finales es, precisamente, por las funciones que realizan. Los
diversos tipos podemos dividirlos en dos grandes categorías: pinzas y herramientas.
Las pinzas han sido diseñadas para que el robot cargue y descargue objetos,
transporte materiales y ensamble piezas.
Los tipos de pinzas más comunes pertenecen al tipo llamado pivotante. Los
dedos de la pinza giran en relación con los puntos fijos del pivote. De esta manera, la pinza se abre y se
cierra.
Otro tipo de pinzas se denominan de
movimiento lineal. En este caso, los dedos se abren y se cierran ejecutando un movimiento paralelo entre sí.
Al momento de diseñar una pinza deben tomarse en cuenta la forma y peso de
la pieza de trabajo así como el tipo de movimiento que harán los dedos. Con
estos lineamientos, se puede asegurar una buena sujeción, de tal forma que la pinza no modifique o dañe la
estructura de la pieza. 
Una regla general es que la pinza debe sujetar a la pieza de trabajo de su centro de
gravedad, esto ocasiona que se anulen los momentos que se pudieran generar por el peso de la pieza de trabajo.
Existen otros tipos de pinzas como
ventosas, pinzas magnéticas y pinzas adhesivas.
Dependiendo de la aplicación se puede sustituir las pinzas por herramientas.
Ejemplo: el robot SCARA ha sido provisto de una herramienta, un desarmador, con el objeto de atornillar los relevadores que se utilizan en estas tarjetas.
 | El robot que aparece en la siguiente figura tiene un dispositivo en su muñeca para aplicaciones de soldadura. |
 | En este robot el efector final consiste de una serie de sensores que puede tener diversas aplicaciones (medición, inspección). |
Observando los movimientos del brazo y de la muñeca, podemos determinar el número de grados de libertad que presenta un robot.
Generalmente, tanto en el brazo como en la muñeca, se encuentra una variación que va desde uno hasta los tres grados de libertad.
A la muñeca de un manipulador le corresponden los siguientes movimientos o grados de libertad: giro (hand rotate), elevación (wrist flex) y desviación(wrist rotate) como lo muestra el siguiente modelo.
Las muñecas, tanto del robot del sistema de almacenamiento y reposición automática (AS/RS) como la del robot Júpiter, muestran únicamente un grado de libertad de giro.
Por su parte, la muñeca del robot MoveMaster Mitsubishi está diseñada para realizar movimientos de giro y de elevación. Es decir, presenta dos grados de libertad.
Los grados de libertad del brazo de un manipulador están directamente relacionados con su anatomía, o configuración.
RESUMEN
En esta parte revisamos que: