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Proyecto de Robotica
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El nombre de robot procede del término checo robota (trabajador, siervo) con el que el escritor Karel Capek designó, primero en su novela y tres años más tarde en su obra teatral RUR (Los robots universales de Rossum, 1920) a los androides, producidos en grandes cantidades y vendidos como mano de obra de bajo costo, que el sabio Rossum crea para liberar a la humanidad del trabajo. En la actualidad, el término se aplica a todos los ingenios mecánicos, accionados y controlados electrónicamente, capaces de llevar a cabo secuencias simples que permiten realizar operaciones tales como carga y descarga, accionamiento de máquinas herramienta, operaciones de ensamblaje y soldadura, etc. Hoy en día el desarrollo en este campo se dirige hacia la consecución de máquinas que sepan interactuar con el medio en el cual desarrollan su actividad (reconocimientos de formas, toma de decisiones, etc.).


La disciplina que se encarga del estudio y desarrollo de los robots es la robótica, una síntesis de la automática y la informática. La robótica se centró, en primer lugar, en el estudio y desarrollo de los robots de la llamada primera generación; es decir, incapaces de detectar los estímulos procedentes del entorno y limitados a las funciones con una secuencia predeterminada y fija. Estos robots han dado paso a los que constituyen la segunda generación, capaces de desarrollar algún tipo de actividad sensorial. Los prototipos multisensoriales que interactúan en un grado muy elevado con el entorno se agrupan en la tercera generación. Para ello, la robótica se sirve de disciplinas como la mecánica, la microelectrónica y la informática, además de incorporar a los ingenios técnicas como el reconocimiento y análisis digital de las imágenes, el desarrollo de sistemas sensoriales, etc.



El creciente desarrollo de los robots y su contante perfeccionamiento ha hecho que cada día se apliquen en mayor medida a los procesos industriales en sustitución de la mano de obra humana. Dicho proceso, que se inició hacia 1970, recibe el nombre de robotización y ha dado lugar a la construcción de plantas de montaje parcial o completamente robotizadas. Este proceso conlleva, según sus detractores, la destrucción masiva de puestos de trabajo, mientras que para sus defensores supone la satisfacción de necesidades socioeconómicas de la población y lleva aparejado un aumento muy considerable de la productividad.



A finales de los años 70, se produjo un nuevo giro en el campo de la investigación relacionada con la inteligencia artificial: la aparición de robots. Los robots experimentales creados para estos efectos eran automatismos capaces de recibir información procedente del mundo exterior (p. ej.., sensores, cámaras de televisión, etc.), así como órdenes de un manipulador humano (expresadas en lenguaje natural). De este modo, el robo determinaba un plan y, de acuerdo con él, ejecutaba las órdenes recibidas mediante el empleo de un modelo del universo en el que se encontraba. Era incluso capaz de prever las consecuencias de sus acciones y evitar, así, aquéllas que más tarde pudieran resultarle inútiles o, en algún momento, perjudiciales. Estos primeros robots experimentales eran bastante más inteligentes que los robots industriales, y lo eran porque disponían de un grado mucho mayor de percepción del entorno que los robots empleados en las cadenas de producción.



El principal problema con el que se enfrenta la inteligencia artificial aplicada a los robots es el de la visión. Mientras que la información recibida a través de sensores se puede interpretar con relativa facilidad y entra a formar parte de la descripción del modelo de universo que emplea el robot para tomar decisiones, la percepción de las imágenes captadas y su interpretación correcta es una labor muy compleja. En cuanto a la interpretación de las imágenes captadas mediante cualquier sistema, se ha logrado ya el reconocimiento de formas preprogramadas o conocidas, lo que permite que ciertos robots lleven a cabo operaciones de reubicación de piezas o colocación en su posición correcta a partir de una posición arbitraria. Sin embargo, no se ha logrado aún que el sistema perciba la imagen tomada mediante una cámara de ambiente y adapte su actuación al nuevo cúmulo de circunstancias que esto implica. Así, por ejemplo, la imagen ofrecida por una cámara de vídeo de las que se emplea en vigilancia y sistemas de seguridad no puede ser interpretada directamente por el ordenador.



COMPONENTES DE UN ROBOT



En este apartado vamos a repasar los componentes que generalmente podemos encontrar en todos los sistemas robóticos. Estos se pueden agrupar en las siguientes categorías:

Piezas y articulaciones
Actuadores
Transmisiones y reductores
Sensores
Unidades de control

PIEZAS Y ARTICULACIONES

Por piezas (también elementos, segmentos o links) vamos a entender las partes que forman la estructura básica del robot, con la función de sostener otros componentes y establecer la anatomía del sistema, definiendo con ello gran parte de la funcionalidad del robot.

Generalmente estas piezas o elementos se consideran como sólidos rígidos, es decir, que no cambian de forma ni de tamaño.

Aún así , debe tenerse en cuenta que existe un amplio sector de la robótica dedicado al estudio de los denominados robots flexibles (generalmente manipuladores y algunos robots con patas). Este tipo de robots permiten utilizar estructuras mas ligeras y finas. En el caso de los robots con patas, permiten además debido a su elasticidad, disminuir la "brusquedad" del choque entre un pie o pata y el suelo, y en algunos casos el almacenamiento y recuperación de energía elástica (útil en movimientos oscilantes como el andar de un bípedo).

Las articulaciones (joints) son las uniones móviles entre las piezas del robot.

Se pueden considerar varios tipos de articulaciones (esférica, planar, tornillo, prismática, rotación y cilíndrica), que podemos reducir a dos tipos: Rotación y Traslación.


ACTUADORES

Los actuadores son las partes del robot que se encargan de trasformar algún tipo inicial de energía en variaciones de energía cinética, es decir, en movimientos o paradas del robot.

En función de los requerimientos del robot y presupuesto para su construcción, podemos disponer principalmente de cuatro tipos de sistemas de actuación:

Sistemas neumáticos (manipuladores).
Sistemas hidráulicos (manipuladores y andadores).
Motores eléctricos (manipuladores, móviles y andadores).
Motores de explosión (robots móviles).
También creo que es conveniente incluir dentro de esta categoría los sistemas de frenado. Estos sistemas generalmente no se recuerdan como parte del robot, y en algunos casos se olvidan o no se consideran en la fase de diseño de éstos.
Veamos a continuación algunas características importantes en cada uno de estos sistemas

SISTEMAS NEUMÁTICOS

Aire a presión
Desplazamientos prismáticos (cilindros) y de rotación (motores)
Potencia media
Altas velocidades
Poca precisión (todo o nada)
Se precisa una instalación completa de aire comprimido (compresor, tuberías, válvulas, filtros, ...)
Alto ruido
Bajo coste


SISTEMAS HIDRÁULICOS

Aceites minerales a altas presiones
Desplazamientos prismáticos (cilindros) y de rotación (motores)
Potencia alta: Manipuladores para desplazamientos de carga y grandes andadores (ASV)
Permite mantener una carga estática sin consumo de energía
Altas velocidades
Control continuo y alta precisión
Complicada instalación y mantenimiento
Alto coste
Robots manipuladores y andadores


MOTORES ELÉCTRICOS

Corriente eléctrica
Desplazamientos de rotación
Potencia media
Altas velocidades
Fácil control y alta precisión
Poco volumen y sencilla instalación
Bajo coste
Todo tipo de robots
Los más utilizados
Corriente continua
Paso a paso
Acoplamiento directo

MOTORES DE EXPLOSIÓN
Combustible
Desplazamientos de rotación
Potencia alta
Poca precisión y difícil control
Instalación sencilla
Alta autonomía
Alto ruido
Bajo coste
Robots móviles
Sistemas híbridos: Generador de explosión que alimenta motores eléctricos.


TRANSMISIONES Y REDUCTORES

Las transmisiones se encargan de transmitir el movimiento generado por los actuadores hasta las articulaciones. Permiten en algunos casos modificar el tipo de movimiento (Rotación <-> Traslación).

Los reductores se pueden considerar como transmisiones que además permiten modificar la velocidad y par generados por el actuador.

Algunos tipos de transmisiones:

Rotación - Rotación.

Engranajes (reductoras)
Correas y cadenas
Paralelogramos (5 barras, Talos, pata pantográfica)
Cable (manos manipuladoras)
Rotación - Traslación.
Tornillo sin fin.
Cremallera
El problema principal en muchas de ellas está en la holgura, que implica una pérdida de precisión.
Principales características de los reductores:

Relación de reducción
Rendimiento
Holgura
Peso y tamaño

SENSORES

Sensores internos o propioceptivos: Miden el estado interno del robot.
Sensores externos o exteroceptivos: Miden el estado del entorno e interacciones con el robot.

Principales sensores internos (miden parámetros cinemáticos):

Encoder (incrementales y absolutos); Posición
Tacómetro -> Velocidad
Giróscopo -> Orientación y aceleración
Final de carrera
Sensores extensiométricos -> Torsión (robots flexibles)
Principales sensores externos:
Detectores de proximidad
Inductivos (metales), efecto Hall (ferromagnéticos) y capacitivos. Son binarios, indican unicamente la existencia o no de objetos próximos.
Ultrasonidos y ópticos. Permiten evaluar distancias.
Sensores de contacto y fuerza
Interruptores. Binarios, determinan si hay o no contacto.
Sensores de presión. Determinan la magnitud de la fuerza de contacto entre los objetos.
Sistemas de visión


UNIDADES DE CONTROL

Las unidades de control se encargan de decidir (controlar) las acciones del robot a partir de ordenes externas y las señales provenientes de los sensores. Sus señales de salida se dirigen a los actuadores.

Veamos a continuación algunas consideraciones sobre estos elementos del robot:

Puede existir una única unidad central, o una distribución de unidades mas o menos independientes.
La definición o separación de cada una puede ser función de su situación física o de las tareas a su cargo.
Su situación física puede ser sobre el esqueleto del robot (robots móviles), o externa a éste (manipuladores).
Generalmente estarán formadas por ordenadores (armarios, PCs) y/o placas microcontroladoras.
En el caso de utilizar técnicas de inteligencia artificial, se consideran como la parte que "almacena" la inteligencia del robot, su cerebro, sistema nervioso, etc...
En el caso de dependencia entre ellas, la distribución suele ser jerárquica.
La distribución jerárquica es tanto espacial como temporal, debido a una división de tareas en subtareas.
La capacidad de decisión del conjunto definirá su autonomía de acción.

2.2 Grados de libertad y ligaduras
Los sistemas dinámicos se caracterizan mediante un conjunto de variables ( xi ) denominadas coordenadas de configuración, que representan en cada instante la configuración del sistema. La cinemática se encarga del estudio de estas variables, así como de su variación el tiempo, es decir, las velocidades. La dinámica se encarga de estudiar el cambio de estas variables y velocidades debido a la acción de fuerzas externas o internas que actúan sobre el sistema.

La existencia de ligaduras o restricciones entre las coordenadas de configuración del tipo:

f(xi , t) = 0
nos permite reducir el número de coordenadas de configuración necesarias a un conjunto mínimo de variables linealmente independientes, denominadas coordenadas generalizadas, y que representaremos por qi. Estas coordenadas representan los grados de libertad reales del sistema.

Espacio de fases: Para poder indicar en un determinado instante el movimiento de un sistema, necesitamos conocer al valor de 2n variables, donde n es el número de grados de libertad del sistema. Estos valores nos proporcionan un punto en el denominado espacio de fases (dimensión por tanto 2n). El movimiento del sistema en el transcurso del tiempo, es decir, su trayectoria, viene representada por una curva en el espacio de fases.

Las ligaduras del tipo anterior (mediante una igualdad) se denominan holonómicas, y los sistemas que sólo contienen este tipo de ligaduras se denominan holonómicos. Las velocidades generalizadas asociadas a cada variable son también linealmente independientes.

Si en el sistema existen además ligaduras de forma distinta a la anterior, éstas se denominan no holonómicas, y el sistema es no holonómico. Estas ligaduras pueden venir dadas de dos formas:

Mediante una desigualdad entre las coordenadas generalizadas y/o derivadas de éstas de distinto orden. Por ejemplo:
(Sqi) - C £ 0 ó (Sdqi/dt) - C £ 0
Mediante una igualdad que involucre derivadas de las coordenadas generalizadas, resultando una ecuación diferencial no integrable, por ejemplo:
(Sw(qi,t) dqi/dt) - C = 0
En el caso en que estas restricciones no holonómicas sólo dependen de las coordenadas generalizadas y sus velocidades, es interesante ver su efecto sobre el espacio de fases:
Cuando vienen dadas por desigualdades, las ligaduras acotan el espacio de fases accesible a las posibles trayectorias del sistema.
En el caso de igualdades, no acotamos el espacio de fases, sino que disminuimos su dimensión. En este caso podemos suprimir en el subespacio de las velocidades una de las variables que representan el estado del sistema. Si la ecuación diferencial fuese integrable, la integral representaría una hipersuperficie en el espacio de configuración, lo que significa que podríamos eliminar alguna variable de configuración obteniendo las coordenadas generalizadas reales del sistema.
Por otro lado, existe una clasificación clásica de las restricciones holonómicas y no holonómicas:
Si la restricción viene dada por una desigualdad, se dice que es unilateral, si viene dada por una igualdad, se denomina bilateral.
Cuando la restricción depende del tiempo explícitamente se dice reónoma, si no depende de esta variable se dice esclerónoma.
Vamos a ver a continuación el tipo de ligaduras que presentan los sistemas más comunes dentro de la robótica.

2.2.1 Sistemas holonómicos y no holonómicos en la robótica

Atendiendo a sus ligaduras, podemos agrupar los sistemas robóticos de la siguiente forma:


Sistemas holonómicos: manipuladores, andadores y saltadores en su fase de apoyo.
Sistemas no holonómicos: robots móviles, manos manipuladoras, robots espaciales y saltadores en su fase de vuelo.
En el caso del primer grupo de sistemas, como veremos al estudiar su cinemática, podemos expresar la posición y velocidad de cualquier punto de un robot mediante una expresión de igualdad en las que sólo aparecen los valores de las articulaciones. Es decir, todos los puntos del sistema, como posibles variables de configuración, se pueden expresar en función de un número mínimo de variables, los valores de las articulaciones. Estos valores representan por tanto los grados de libertad del robot. Un robot holonómico tiene tantos grados de libertad como articulaciones.
Rigurosamente hablando deberíamos decir que prácticamente todos, sino todos, los sistemas robóticos son no holonómicos, incluidos los brazos manipuladores.

Esto se debe a que en general los grados de libertad del sistema, como por ejemplo las articulaciones de un manipulador, están limitados a moverse en un cierto rango de valores, o sus velocidades limitadas por unos valores máximos límite. Estas restricciones, que podemos expresar matemáticamente mediante desigualdades, son claramente no holonómicas.

En general, cuando se habla de sistemas no holonómicos en robótica, nos referimos a sistemas con restricciones expresadas mediante ecuaciones diferenciales de primer orden, es decir, restricciones bilaterales en las velocidades. Estas restricciones son generalmente debidas a dos causas:

La condición de que en dos superficies en contacto, una se mueva sobre la otra rodando sin deslizar. Es el caso de los robots móviles y manos manipuladoras.
La conservación del momento angular total del sistema. Este es el caso de los robots saltadores y espaciales.


ROBOTS MÓVILES

Según la configuración de las ruedas del robot podremos obtener distintas ecuaciones cinemáticas, pero en todos los casos la restricción o restricciones no holonómicas tienen el mismo carácter: el movimiento de cada rueda del robot solo puede hacerse en la dirección perpendicular al eje de giro de la misma en cada instante. Para ilustrar este caso, consideremos un disco plano que rueda sobre una superficie (fig. 2.1).


Un sistema no holonómico, el disco plano rodante.
El sistema está caracterizado por cuatro coordenadas generalizadas, q=(x,y,q,j), y la expresión matemática de la restricción no holonómica es:

sen(q) dx/dt - cos(q) dy/dt = 0
Considerando que r dj/dt representa la velocidad del disco en la dirección marcada por q, podemos descomponer esta restricción en dos:

dx/dt - r cos(q) dj/dt = 0
dy/dt - r sen(q) dj/dt = 0




MANOS MANIPULADORAS

Consideramos como manos manipuladoras las herramientas que situadas al final de un brazo manipulador, no sólo permiten coger objetos, sino también manipularlos con cierta destreza.

Estas manos constan generalmente de tres o más dedos dotados de varios grados de libertad cada uno. Las yemas de los dedos suelen tener forma esférica, de modo que puedan rodar en parte sobre la superficie del objeto que manipulan.

La restricción no holonómica es igualmente la condición de rodadura sin deslizamiento, pero en este caso de una esfera y no un disco, como en el caso de los robots móviles. Tenemos ahora uno o dos grados más de libertad (según el tipo de dedo) que entran a formar parte de las restricciones no holonómicas, tantas como dedos, similares al caso de la esfera rodante (fig. 2.2).

La expresión matemática en el caso de la esfera es más complicada de obtener y no la presentaremos aquí. Tan sólo decir que las ecuaciones resultantes involucran un mayor número de variables pero son sencillas, dependiendo únicamente de los radios de curvatura de las superficies en contacto.


Esfera y mano con destreza manipuladora.




ROBOTS SALTADORES Y ESPACIALES

En el caso de robots saltadores y robots o sistemas que operan en el espacio exterior, aparece un nuevo tipo de restricción no holonómica, relacionada con las variables que definen la orientación del sistema. Cuando se considera el movimiento en el espacio tridimensional, la restricción tiene carácter vectorial, es decir, son tres ecuaciones. Si se considera el espacio bidimensional, como en el caso de los saltadores planos de la figura 2.4, el carácter es escalar y solamente tendremos una ecuación restrictiva:


En el caso de robots saltadores y robots o sistemas que operan en el espacio exterior, la restricción no holonómica está relacionada con las variables que definen la orientación del sistema. Cuando estos sistemas no están en contacto con otras superficies podemos descomponer el movimiento del sistema en dos partes. Por un lado, el centro de masas total del sistema sigue la trayectoria marcada por la actuación del campo gravitatorio, trayectoria parabólica en el caso de un saltador u órbitas en el caso de un satélite por ejemplo. Por otro lado, se cumple la ley de conservación del momento angular total del sistema, la cual implica una restricción no holonómica que relaciona las velocidades de las variables que determinan la orientación del sistema, con las velocidades de las articulaciones del sistema.

Cuando se considera el movimiento en el espacio tridimensional, la restricción tiene carácter vectorial, es decir, son tres ecuaciones. Si se considera el espacio bidimensional, como en el caso de los saltadores planos (fig. 2.4), el carácter es escalar y solamente tendremos una ecuación restrictiva:

L = w1(j1, j2) dj1/dt + w2(j1, j2) dj2/dt + w3(j1, j2) dq/dt
donde j1 y j2 son las articulaciones del robot, y q la orientación de un segmento de éste respecto al suelo. Las funciones wi dependen únicamente de j1 y j2, w3 es el momento de inercia total del sistema.


Configuraciones distintas de saltador plano.
Dos puntualizaciones:

Si el sistema no tiene ningún tipo de articulación, la trayectoria seguida por sus variables de orientación se pueden determinar del mismo modo que la trayectoria del centro de masas.
Si por otro lado el momento angular total del sistema es nulo y solamente existe una articulación, la ecuación que representa la ley es integrable, quedando fijada la orientación como función de la variable de la articulación.
En ambos casos el sistema es holonómico.


OTROS SISTEMAS NO HOLONÓMICOS

Existen otros sistemas con restricciones próximas a estos dos tipos, como por ejemplo aviones, vehículos marinos y submarinos, robots andadores con capacidad para correr (existe una fase de vuelo), y ciertos sistemas experimentales de investigación que combinan ambos tipos de restricciones, como el &#8220;snakeboard&#8221;, un tipo de patín con un volante giratorio en su parte superior, y la &#8220;Ducted fan engine&#8221;, un sistema dotado de hélice y alerones sujeto mediante un eje rígido y articulado a un punto del espacio.


MANIPULADORES

Vamos a ver en este apartado los aspectos más importantes de los robots manipuladores, también llamados brazos manipuladores. El brazo manipulador es el robot más común y más utilizado. Es el tipo de robot más utilizado en la industria y por esta razón, cuando se estudia la robótica industrial, se estudian los manipuladores.

Generalmente, todos los componentes del brazo manipulador, menos las unidades de control y sistemas de visión (en el caso de existir), se encuentran sobre su estructura mecánica. En este apartado nos vamos a centrar en la forma y funcionalidad de la estructura articulada del robot.

Podemos dividir la estructura del robot en tres partes básicas:

Brazo: Está formado por segmentos rígidos unidos mediante articulaciones prismáticas o de rotación, y estando el primer segmento fijo en el suelo. Su misión principal es posicionar la muñeca, sin atender a la orientación de ésta.
Muñeca: Su misión es la orientación de la última parte del robot, por esta razón sus articuaciones (entre una y tres) son practicamente siempre de rotación.
Efector final: Esta parte va a definir el uso del robot. Estará formada por una herramienta (soldador por ejemplo) o una pinza o mano. En este último caso añade articulaciones al sistema (dedos).
Vamos a ver primero cada una de estas partes y posteriormente volveremos sobre la caracterización general del robot manipulador.


BRAZO DE UN MANIPULADOR

Considerando distintas combinaciones de articulaciones prismáticas y de rotación, surgen distintas configuraciones posibles para el brazo de un robot manipulador: (mas adelante pondré una figura que muestre estas configuraciones)

Robot cartesiano (PPP): Resulta el más sencillo y robusto de construcción. Sus ecuaciones cinemáticas son también las más sencillas. Pueden ocupar un amplio volumen.
Robot cilíndrico (RPP): Con un movimiento semejante al de una grúa de construcción, su utilidad principal es el movimiento de cargas. Sólo la segunda articulación soporta directamente el efecto del campo gravitatorio. Fácil utilización de actuación hidráulica.
Robot esférico (RRP): Al igual que el anterior, es muy propicio para el movimiento de cargas. Las dos últimas articulaciones en ambos tipos se pueden construir mediante cilindros hidráulicos.
Robot tipo SCARA (RRP): Este robot es el más indicado para trabajar sobre superficies planas horizontales, como el montaje y soldadura de precisión.
Robot antropomórfico (RRR): Es el más común dentro de los robots con actuación electrica. Se suelen identificar sus piezas como tronco, brazo y antebrazo, y sus articulaciones como cadera, hombro y codo. Existen dos posibles configuraciones de trabajo, codo arriba y codo abajo.
Robot de cinco barras (RRR): Es semejante al anterior, pero utilizando una transmisión de tipo paralelogramo para la articulación del codo.
Estas combinaciones son suficientes para permitir el acceso a un entorno tridimensional del robot. Aún así, es posible añadir un mayor número de grados de libertad al robot, ya sea para estudios experimentales, o para permitir al robot industrial una mayor accesibilidad en entornos con posibles obstáculos. Este tipo de robots en los que el número de grados de libertad supera el número de dimensiones de su espacio de trabajo se denominan robots redundantes.


MUÑECA

Según la función que vaya a realizar el robot, pueden ser sólo necesarios uno o dos grados de libertad para orientar el efector final, caso por ejemplo de los robots utilizados para pintura y soldadura, en los que la rotación respecto al eje a lo largo de la herramienta no es necesaria.

En general, esta parte del robot es bastante reducida y compacta, construidas mediante mecanismos más complejos que el brazo del robot. Dos razones prácticas para esta forma de construcción son las siguientes:

Reducción de los pares necesarios en los motores. Cuanto menor sea la distancia entre los motores y la carga, menor será el par necesario para realizar los desplazamientos.
Intersección de los ejes de rotación. Como se verá al estudiar la cinemática, cuando los ejes de rotación de las articulaciones de la muñeca pasan por un mismo punto del espacio, se produce un desacoplo entre los cálculos necesarios para obtener la posición del efector final, y los necesarios para obtener su orientación.


EFECTOR FINAL

El efector final del robot es la parte que más va a depender de la tarea que va a realizar el robot. Una de sus principales características es que deber ser intercambiable. Los fabricantes generalmente presentan un modelo de robot y aparte un conjunto de efectores finales que se pueden acoplar a este modelo.

De igual forma que podemos separar las posibles tareas del robot entre el desplazamiento de cargas y la aplicación de un proceso sobre algún objeto, podemos separar los efectores finales en dos tipos, las pinzas y manos manipuladoras por un lado, y las herramientas por otro.

HERRAMIENTAS

En la siguiente tabla, extraida del libro [Bar97], se muestran algunas herramientas utilizadas en los robots industriales

Tipo de herramienta Comentarios
Pinza soldadura por puntos Dos electrodos que se cierran sobre la pieza a soldar
Soplete sodadura al arco Aportan el flujo de electrodo que se funde
Cucharón para colada Para trabajos de fundición
Atornillador Suelen incluir la alimentación de tornillos
Fresa-lija Para perfilar, eliminar rebabas, pulir, etc.
Pistola de pintura Por pulverización de pintura
Cañón láser Para corte de materiales, soldadura o inspección
Cañón de agua a presión Para corte de materiales
Herramientas terminales para robots


PINZAS

También extraida de [Bar97], la siguiente tabla muestra una clasificación de tipos de pinzas.
Tipos de sujeción Accionamiento Uso
Pinza de presión
. desp. angular
. desp. lineal Neumático o eléctrico Transporte o manipulación de piezas sobre las que no importe presionar.
Pinza de enganche Neumático o eléctrico Piezas de grandes dimensiones o sobre las que no se puede ejercer presión.
Ventosas de vació Neumático Cuerpos con superficie lisa poco porosa (cristal, plástico, etc.).
Electroimán Eléctrico Piezas ferromagnéticas.


MANOS MANIPULADORAS

Al igual que las pinzas, su misión es agarrar objetos. En este caso, aparte de un posible control de la presión sobre éste, estas manos pueden manipular con destreza el objeto. Por destreza entenderemos la posibilidad de modificar la posición y orientación del objeto únicamente con el movimiento de los dedos de la mano.

Su aplicación es principalmente experimental, debido al problema que plantean sus restricciones no holonómicas en su control y planificación de trayectorias.


Algunas características importantes

Espacio o volumen de trabajo: Es el volumen de espacio accesible en posición al extremo final del robot (sin efector final) en ausencia de obstáculos. Este volumen depende básicamente del tamaño de las piezas (distancia entre articulaciones), el tipo de articulaciones y los límites de movimiento de éstas.

Destreza: Es la parte del espacio de trabajo en la que el extremo final puede tener una orientación arbitraria.

Resolución: Mínimo incremento que puede aceptar la unidad de control del manipulador. Su valor está limitado principalmente por la resolución de los sensores de posición y el sistema de actuación si son discretos.

Precisión: Distancia entre el punto programado objetivo y el valor medio de los puntos realmente alcanzados al repetir el movimiento varias veces con carga y temperaturas nominales. Esta variación se debe a errores en la calibración del robot, deformaciones por origen térmico y dinámico, errores de redondeo en el cálculo cinemático y errores en los parámetros teóricos del sistema.

Repetibilidad: Radio de la esfera que abarca los puntos alcanzados por el robot tras suficientes movimientos, al ordenarle ir al mismo punto de destino programado, con condiciones de carga, temperatura, etc., iguales. (Normalmente se considera la banda que abarca el 99% de los puntos respecto a la media). El error de repetibilidad es debido fundamentalmente a problemas en el sistema mecánico de transmisión como rozamientos, histéresis y zonas muertas.