Los manipuladores industriales o manipuladores robóticos son máquinas que se utilizan para manipular o controlar material sin hacer contacto directo. Originalmente se usaba para manipular objetos radioactivos o biopeligrosos que pueden ser difíciles de manejar para una persona. Pero ahora se utilizan en muchas industrias para realizar tareas como levantar objetos pesados, soldar continuamente con buena precisión, etc. Aparte de las industrias, también se utilizan en hospitales como instrumentos quirúrgicos. Y ahora los médicos de hoy en día utilizan ampliamente manipuladores robóticos en sus operaciones.
Antes de hablarte de diferentes tipos de manipuladores industriales, me gustaría hablarte de las articulaciones.
Una articulación tiene dos referencias. El primero es el marco de referencia regular que está fijo. El segundo marco de referencia no es fijo y se moverá en relación con el primer marco de referencia dependiendo de la posición de la junta (o valor de la junta) que define su configuración.
Aprenderemos sobre dos juntas que se utilizan en la fabricación de diferentes tipos de manipuladores industriales.
1. Junta Revoluta:
Tienen un grado de libertad y describen movimientos de rotación (1 grado de libertad) entre objetos. Su configuración está definida por un valor que representa la cantidad de rotación alrededor del eje z de su primer marco de referencia.
Aquí podemos ver una articulación revolucionaria entre dos objetos. Aquí el seguidor puede tener un movimiento de rotación alrededor de su base.
2. Junta prismática:
Las articulaciones prismáticas tienen un grado de libertad y se utilizan para describir movimientos de traslación entre objetos. Su configuración está definida por un valor que representa la cantidad de traslación a lo largo del eje z de su primer marco de referencia.
Aquí puede ver varias juntas prismáticas en un sistema.
Diferentes tipos de manipuladores industriales
En las industrias se utilizan muchos tipos de manipuladores industriales según sus requisitos. Algunos de ellos se enumeran a continuación.
- Robot de coordenadas cartesianas:
En este robot industrial, sus 3 ejes principales tienen juntas prismáticas o se mueven linealmente entre sí. Los robots cartesianos son los más adecuados para dispensar adhesivo como en la industria automotriz. La principal ventaja de los cartesianos es que son capaces de moverse en múltiples direcciones lineales. Y también pueden hacer inserciones en línea recta y son fáciles de programar. Las desventajas del robot cartesiano son que ocupa demasiado espacio ya que la mayor parte del espacio de este robot no se utiliza.
- Robot SCARA:
El acrónimo SCARA significa Brazo de robot de ensamblaje de cumplimiento selectivo o Brazo de robot articulado de cumplimiento selectivo. Los robots SCARA tienen movimientos similares a los de un brazo humano. Estas máquinas comprenden una articulación de 'hombro' y 'codo' junto con un eje de 'muñeca' y movimiento vertical. Los robots SCARA tienen 2 juntas giratorias y 1 junta prismática. Los robots SCARA tienen movimientos limitados, pero también es su ventaja, ya que pueden moverse más rápido que otros robots de 6 ejes. También es muy rígido y duradero. Se utilizan principalmente en aplicaciones específicas que requieren movimientos rápidos, repetibles y articulados de punto a punto, como paletización, paletización DE, carga / descarga de máquinas y ensamblaje. Sus desventajas son que tiene movimientos limitados y no es muy flexible.
- Robot cilíndrico:
Básicamente es un brazo de robot que se mueve alrededor de un poste con forma de cilindro. Un sistema robótico cilíndrico tiene tres ejes de movimiento: el eje de movimiento circular y los dos ejes lineales en el movimiento horizontal y vertical del brazo. Por lo que tiene 1 articulación giratoria, 1 articulación cilíndrica y 1 articulación prismática. Hoy en día, los robots cilíndricos se utilizan menos y son reemplazados por robots más flexibles y rápidos, pero tiene un lugar muy importante en la historia, ya que se utilizó para tareas de agarre y sujeción mucho antes de que se desarrollaran los robots de seis ejes. Su ventaja es que puede moverse mucho más rápido que el robot cartesiano si dos puntos tienen el mismo radio. Su desventaja es que requiere esfuerzo para transformar de un sistema de coordenadas cartesiano a un sistema de coordenadas cilíndrico.
- Robot PUMA:
El PUMA (Máquina Universal Programable para Ensamblaje, o Brazo de Manipulación Universal Programable) es el robot industrial más utilizado en operaciones de ensamblaje, soldadura y laboratorios universitarios. Es más similar al brazo humano que al robot SCARA. Tiene una gran flexibilidad más que SCARA pero también reduce su precisión. Por lo tanto, se utilizan en trabajos de menor precisión como ensamblaje, soldadura y manipulación de objetos. Tiene 3 juntas angulares pero no todas las juntas son paralelas, la segunda junta desde la base es ortogonal a las otras juntas. Esto hace que PUMA cumpla con los tres ejes X, Y y Z. Su desventaja es su menor precisión, por lo que no se puede usar en aplicaciones críticas y de alta precisión.
- Robots polares:
A veces se lo considera robots esféricos. Se trata de brazos robóticos estacionarios con envolventes de trabajo esféricas o casi esféricas que se pueden colocar en un sistema de coordenadas polares. Son más sofisticados que los robots cartesianos y SCARA pero su solución de control es mucho menos complicada. Tiene 2 juntas angulares y 1 junta prismática para hacer un espacio de trabajo casi esférico. Sus principales usos son en operaciones de manipulación en línea de producción y robot de pick and place.
En cuanto al diseño de la muñeca, tiene dos configuraciones:
Pitch-Yaw-Roll (XYZ) como el brazo humano y Roll-Pitch-Roll como muñeca esférica. La muñeca esférica es la más popular porque es mecánicamente más sencilla de implementar. Presenta configuraciones singulares que pueden ser identificadas y consecuentemente evitadas al operar con el robot. El intercambio entre la simplicidad de las soluciones robustas y la existencia de configuraciones singulares favorece el diseño de muñeca esférica, y esa es la razón de su éxito.