Estructura Mecánica de Robots Manipuladores: Componentes y Funcionamiento

Estructura Mecánica de un Robot Manipulador

Un robot manipulador está típicamente formado por una serie de elementos o eslabones unidos mediante articulaciones que permiten un movimiento relativo entre cada dos eslabones consecutivos. Este movimiento es producido por los actuadores. El último elemento se denomina elemento terminal, como por ejemplo una pinza.

Tipos de Movimiento de las Articulaciones

• De desplazamiento
• De giro
• Combinación de ambos

Elementos Terminales

Son los encargados de interactuar directamente con el entorno del robot.

Volumen de Trabajo

Es el volumen espacial al que puede llegar el extremo del robot. Está determinado por el tamaño, la forma, el tipo de segmentos y las limitaciones de movimiento.

Componentes Clave de un Robot Manipulador

Transmisiones

Elementos encargados de transmitir el movimiento desde los actuadores hasta las articulaciones.

Reductores o Engranajes

Elementos encargados de adaptar el par y la velocidad de la salida del actuador a los valores adecuados para el movimiento del robot.

Actuadores

Generan el movimiento de los elementos del robot. La mayoría de los actuadores simples controlan únicamente movimientos básicos (izquierda-derecha, arriba-abajo).

Tipos de Actuadores

Actuadores Eléctricos

La interacción entre dos campos magnéticos provoca el movimiento. Los motores de corriente continua son los más utilizados debido a su facilidad de control, mayor relación potencia/peso, precio, etc. Los hay controlados por inducido o por excitación. Su velocidad de giro es proporcional al voltaje. Son eficientes para girar con poco par y gran velocidad; añadiendo una reductora se consigue más par.

Motores Paso a Paso

Inicialmente tenían pares muy pequeños y pasos grandes entre posiciones consecutivas. Actualmente, ambos aspectos han mejorado.

Ventajas:

• Gran capacidad para asegurar un posicionamiento simple y exacto.

Desventajas:

• Funcionamiento a bajas velocidades no es suave.
• Riesgo de pérdida de alguna posición en bucle abierto.

Actuadores Hidráulicos

Ejercen presión aplicando el principio de la prensa hidráulica de Pascal. Utilizan un fluido que circula por tuberías a presión. Son útiles para levantar grandes cargas. Se controlan por servoválvulas que regulan el flujo que circula. Son motores eléctricos de baja velocidad. El flujo mueve un pistón.

Problemas:

• Complejos
• Peligrosos
• Difícil mantenimiento

Actuadores Neumáticos

Utilizan un fluido compresible, generalmente aire. Suelen mover pistones lineales. Se controlan con válvulas neumáticas.

Ventajas:

• Seguros
• Robustos

Desventajas:

• Poca exactitud en la posición final.
• Difíciles de controlar.
• El aire es demasiado compresible.
• La presión del compresor es inexacta.