Universidad Mayor de San Simón

Facultad de Ciencias y Tecnología

Carrera Ingeniería Electromecánica

‘ROBOT SCARA’

"Selective Compliant Articulated Robot

Arm"

(Brazo robótico articulado de respuesta

selectiva)

Materia: Robótica Industrial

Docente: Ing. Marco Antonio Arancibia

Estudiantes: - Muriel Treviño Javier

-Ocaña Olivera José

-Ponce Encinas Alfonso

Fecha: 24-Sep.-2009

Cochabamba -Bolivia

SCARA

"Selective Compliant Articulated Robot Arm"

(Brazo robótico articulado de respuesta selectiva)

Objetivo General.-

Proporcionar al alumno la familiaridad imprescindible de las características de robots scara.

Objetivos Específicos.-

Historia del robot scara Características

Contenido

1. Definición de robot industrial

2. Volumen (espacio) de trabajo y Configuraciones Básicas

3. Antecedentes Históricos SCARA

4. Descripción del robot SCARA

5. Elementos necesarios

6. Aplicaciones

7. Conclusiones

1. Definición de robot industrial:

Para los japoneses un robot industrial es un dispositivo mecánico dotado de articulaciones móviles

destinado a la manipulación, el mercado occidental es más restrictivo, exigiendo una mayor complejidad,

sobre todo en lo relativo al control.

 

Para el Occidente. La definición mas aceptada posiblemente sea la de la Asociación de Industrias

Robóticas (RIA), donde un robot industrial es un manipulador multifuncional reprogramable, capaz de

mover materias, piezas, herramientas, o dispositivos especiales, según trayectorias variables,

programadas para realizar tareas diversas.

2. Volumen (espacio) de trabajo y Configuraciones Básicas

El volumen de trabajo de un robot se refiere únicamente al espacio dentro del cual puede

desplazarse el extremo de su muñeca. Para determinar el volumen de trabajo no se toma en

cuenta el actuador final. La razón de ello es que a la muñeca del robot se le pueden adaptar

grippers de distintos tamaños.

Para ilustrar lo que se conoce como volumen de trabajo regular y volumen de trabajo

irregular, tomaremos como modelos varios robots.

El empleo de diferentes combinaciones de articulaciones en un robot, da lugar a diferentes

configuraciones, con características a tener en cuenta en el diseño y construcción como en su aplicación.

Las combinaciones más frecuentes son las explicadas a continuación, donde se atiende únicamente las

primeras articulaciones del robot, que son las más importantes a la hora de posicionar su extremo en un

punto del espacio.

Cartesiano / Rectilíneo: Esta configuración se usa cuando un espacio de trabajo es grande y debe

cubrirse o cuando la exactitud consiste en la espera del robot.

El robot cartesiano y el robot cilíndrico presentan volúmenes de trabajo regulares. El robot cartesiano

genera una figura cúbica.

Posee tres movimientos lineales, es decir, tiene tres grados de libertad, los cuales corresponden

a los movimientos localizados en los ejes X, Y y Z.

Los movimientos que realiza este robot entre un punto y otro son con base en interpolaciones

lineales.

Interpolación, en este caso, significa el tipo de trayectoria que realiza el manipulador cuando se

desplaza entre un punto y otro.

A la trayectoria realizada en línea recta se le conoce como interpolación lineal y a la trayectoria

hecha de acuerdo con el tipo de movimientos que tienen sus articulaciones se le llama

interpolación por articulación.

Robot Cartesiano (Seiko XM-3000)

Cilíndrico: Puede realizar dos movimientos lineales y uno rotacional, o sea, que presenta tres

grados de libertad.

El robot de configuración cilíndrica está diseñado para ejecutar los movimientos conocidos

como interpolación lineal e interpolación por articulación.

La interpolación por articulación se lleva a cabo por medio de la primera articulación, ya que

ésta puede realizar un movimiento rotacional.

Esférico: Tiene varias articulaciones. Cada una de ellas puede realizar un movimiento distinto:

rotacional, angular y lineal.

Este robot utiliza la interpolación por articulación para moverse en sus dos primeras

articulaciones y la interpolación lineal para la extensión y retracción.

Angular: Estos tipos de robots, la mayoría se parecen al brazo humano, con una cintura, el hombro, el

codo, la muñeca.

Presenta una articulación con movimiento rotacional y dos angulares.

Aunque el brazo articulado puede realizar el movimiento llamado interpolación lineal (para lo

cual requiere mover simultáneamente dos o tres de sus articulaciones), el movimiento natural es

el de interpolación por articulación, tanto rotacional como angular.

Robot Esférico Real (Unimate 5000)

Además de las cuatro configuraciones clásicas mencionadas, existen otras configuraciones

llamadas no clásicas.

El ejemplo más común de una configuración no clásica lo representa el robot tipo SCARA, cuyas

siglas significan:

Selective apliance arm robot for asembly.

Este brazo puede realizar movimiento horizontales de mayor alcance debido a sus dos

articulaciones rotacionales. El robot de configuración SCARA también puede hacer un

movimiento lineal (mediante su tercer articulación).

Esta configuración está especialmente diseñada para realizar tareas de montaje en un plano.

Está constituida por dos articulaciones de rotación con respecto a dos ejes paralelos, y una de

desplazamiento en sentido perpendicular al plano. El volumen de trabajo de este robot,

suponiendo segmentos de longitud L, un radio de giro de 360 grados y un rango de

desplazamiento de L es de .

Para llevar a cabo los cálculos y de esta forma asegurar su correcto funcionamiento del robot en

cuanto a la cinemática y dinámica se refiere, se toma en consideración la siguiente teoría que

tiene por objeto crear las bases de un modelo matemático del sistema.

Ejemplo de un robot SCARA:

Robot Angular Real (ABB 1400)

Robot Scara Real (Adept A3)

3. Antecedentes Históricos SCARA

La configuración de los primeros robots respondía a las denominadas configuraciones esférica y

antropomórfica, de uso especialmente válido para la manipulación. En 1982, el profesor Makino

de la Universidad Yamanashi de Japón, desarrolla el concepto de robot SCARA (Selective

Compliance Assembly Robot Arm) que busca un robot con un número reducido en grados de

libertad (3 o 4), un coste limitado y una configuración orientada al ensamblado de piezas.

      

4. Descripción del robot SCARA

El robot SCARA es un brazo manipulador muy utilizado en la industria. Posee cuatro grados de libertad, con tres articulaciones rotatorias y una prismática. Es decir, este robot es capaz de ubicar un objeto en un espacio de tres dimensiones, imprimiéndole, además, una rotación, siendo ideal para aplicaciones de ensamblado (Figura 1).Este brazo puede realizar movimientos horizontales de mayor alcance debido a sus dos articulaciones rotacionales. El robot de configuración SCARA también puede hacer un movimiento lineal (mediante su tercera articulación).

Figura 1. Manipulador tipo SCARA.

Es decir, se comportan de forma parecida al brazo humano, permitiendo ubicar el extremo de la

mano en cualquier ubicación pero siempre sobre el plano. En el eje vertical solo realizan

manipulaciones simples que habitualmente consisten en presionar y desplazarse unos pocos

centímetros.

En muchas ocasiones su accionamiento es directo, sin incluir reductores en sus articulaciones para acentuar en grado sumo la importancia de la rapidez de movimientos en determinadas tareas.

Este tipo de robots es muy común en las industrias al realizar funciones de tomar un objeto y

dejarlo en otro lugar, ensamblajes y empacado. Las fábricas que realizan circuitos electrónicos

utilizan gran número de robots SCARA debido a la dificultad de colocar microcomponentes en las

tarjetas de circuitos. La parte de "respuesta selectiva" es debido a que este robot tiene una

respuesta diferente en los ejes X Y que en el eje Z (el cual es rígido, mientras que los otros tienen

cierta libertad). Otro atributo del SCARA es que las uniones de los brazos son similares a las del

cuerpo humano, de ahí el nombre "articulado"

Este tipo de robots son rápidos y no requieren de mucho espacio para montarlos, sin embargo,

son más caros que los equivalentes cartesianos (los cuales no tienen articulaciones rotatorias

sino únicamente lineales).

5. Elementos Necesarios.-

Para el control de un manipulador robótico, como es el caso del SCARA, es necesario disponer de los siguientes elementos:

· Modelo matemático del robot.

· Características físicas del robot SCARA modelo.

· Selección de los controladores y especificación de sus modelos.

· Especificar las trayectorias a seguir.

6. Aplicaciones   .-

Este tipo de robots es muy comun en las industrias al realizar funciones de tomar un objeto y dejarlo en

otro lugar, ensablajes y empacado. Las fabricas que realizan circuitos electronicos utilizan gran numero de

robtos SCARA debido a la dificultad de colocar microcomponentes en las tarjetas de circuitos. La parte de

"respuesta selectiva" es debido a que este robot tiene una respuesta diferente en los ejes X Y que en el

eje Z (el cual es rigido, mientras que los otros tienen cierta libertad). Otro atributo del SCARA es que las

uniones de los brazos son similares a las del cuerpo humano, de ahi el nombre "articulado"

Este tipo de robots son rapidos y no requieren de mucho espacio para montarlos, sin embargo, son mas

caros que los equivalentes cartesianos (los cuales no tienen articulaciones rotatorias sino unicamente

lineales). El control de este tipo de robots es mas complicado que los robots cartesianos, sin embargo el

control del movimiento generalmente viene incluido en el sistema, por lo que el usuario no notaria la

diferencia.

SCARA es muy utilizado en todo tipo de aplicaciones industriales, especialmente en aquellas que se

realizan básicamente en un plano. A continuación se enumeran aplicaciones más habituales en las que se

utiliza esta configuración:

Dispensar o distribuir.

Soldadura.

Coger y colocar.

Guiado.

Montaje de componentes (principalmente electrónicos).

Atornillar.

En algunas de estas aplicaciones es necesario el guiado por visión. Para ello algunos de los robots

incluyen un software para el procesamiento de imágenes, que se ejecutará en un PC. Este tipo de

herramientas mejoran mucho la eficiencia de las aplicaciones en comparación con los métodos

tradicionales. Como ejemplo de este tipo de aplicaciones se van mostrar cuatro escenarios en los que se

utiliza una cámara junto con el robot para el desarrollo del trabajo.

En la aplicación de la Figura 6.1(a) existe una cámara fija enfocando hacia abajo. El robot coge

aleatoriamente las piezas y las va colocando en su lugar correspondiente en una paleta. En la Figura

6.1(b) se tiene una cámara fija enfocando hacia arriba con el objetivo de comprobar la correcta posición y

orientación de la pieza antes de posicionarla. En la Figura 6.1(c) la cámara está sujeta al robot de forma

que se puede comprobar el lugar donde se va a insertar la pieza. Por último en la Figura 6.1(d) el robot

coge y mueve las piezas en una cinta transportado en continuo movimiento.

Figura 6.1: Aplicaciones del robot Scara.

 

Para el control de un manipulador robótico, como es el caso del SCARA, es necesario disponer de los

siguientes elementos:

· Modelo matemático del robot.

· Características físicas del robot SCARA modelo.

· Selección de los controladores y especificación de sus

modelos.

· Especificar las trayectorias a seguir.

7. Conclusiones

Este tipo de robots son rápidos y no requieren de mucho espacio para montarlos, sin embargo, son mas

caros que los equivalentes cartesianos (los cuales no tienen articulaciones rotatorias sino únicamente

lineales). El control de este tipo de robots es mas complicado que los robots cartesianos, sin embargo el

control del movimiento generalmente viene incluido en el sistema, por lo que el usuario no notaria la

diferencia.

Bibliografía

http://perso.wanadoo.es/e/alimapp/scara/moddirecto.htm

http://isa.umh.es/asignaturas/crss/

http://www.directindustry.es/prod/kuka-roboter/robot-scara-17587-241150.html

http://www.newtonium.com/

Antonio Barrientos, Luis F Peñin, Fundamentos de Robótica 1997,Madrid España.

Facultad de Ingeniería de la Universidad Militar ‘Nueva Granada’ http://www.roboticspot.com/spot/

artic.shtmltodo=&block=4&newspage=robotsindustriales