Guía de piezas y componentes de robots y cómo obtenerlos

Descubra la guía n. ° 1 sobre piezas y componentes robóticos industriales. Obtenga más información sobre sus usos, características y limitaciones, y dónde obtenerlos.

Es posible que tenga un robot (o varios) y le gustaría saber más sobre los componentes y piezas reemplazables por el usuario. O tal vez desee obtener más información sobre cómo funcionan los principales conjuntos de robots. En cualquier caso, ¡estás en el lugar correcto!

Los componentes reemplazables por el usuario de la mayoría de los robots incluyen los efectores finales, los sensores y el controlador del robot. En el caso de los robots móviles, las baterías deberán cambiarse periódicamente. Los accesorios importantes para los robots son el montaje de un brazo de robot y los sistemas de montaje para sujetar los sensores. El sistema de visión del robot también puede ser reemplazable. Por supuesto, hay muchas otras piezas y piezas más pequeñas como pantallas LED y teclados. Una lista completa de estos está fuera de nuestro alcance. En este artículo, echamos un vistazo de arriba hacia abajo a algunos de los principales ensamblajes y sus funciones.

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Contenido de este artículo

• Efectores finales de robot
• Sensores de robot
• Controladores de robot
• Baterías de robot
• Base de robot / sistemas de montaje
• Componentes de seguridad del robot
• Cintas transportadoras
• Alimentadores vibratorios
• Cómo obtener la pieza o el componente de robot ideal para su organización

Efectores finales del robot

El efector final de un brazo robótico es donde ocurre el trabajo. Es donde ocurre el contacto entre el robot y la pieza de trabajo. Al igual que con los seres humanos, que utilizan una amplia gama de herramientas para hacer las cosas, lo mismo ocurre con los robots.

Los efectores finales robóticos también se denominan "herramientas de extremo del brazo" o EoAT. El EoAT es, en efecto, la muñeca, la mano y la herramienta del robot. Los efectores finales pueden ser cualquier cosa, desde una herramienta de soldadura hasta una aspiradora.

El EoAT podría ser un destornillador o un taladro giratorio. Algunas empresas se especializan en fabricar únicamente efectores finales robóticos. Muchos proveedores se enfocan solo en ciertos tipos de EoAT.

A menudo, es una buena característica poder cambiar las herramientas automáticamente. Un accesorio especial sostiene las herramientas. Por lo general, se monta en una superficie externa al robot. El dispositivo puede contener una variedad de herramientas que el brazo del robot puede intercambiar hacia adentro y hacia afuera. De esta forma, el robot puede realizar diferentes tareas en una pieza de trabajo. A continuación, se muestra un ejemplo de cómo se puede utilizar esta función:un brazo robótico puede perforar un agujero en una pieza de metal. Luego intercambia herramientas y desbarba el agujero que acaba de hacer. El robot vuelve a intercambiar herramientas. Y utiliza una herramienta de roscado para cortar hilos en el agujero.

Pinzas robóticas

Hay muchas pinzas diferentes disponibles para brazos robóticos. Aún no se ha encontrado una pinza universal. Al principio, los diseñadores pensaron que el mejor enfoque sería hacer una pinza robótica que fuera como la mano humana. Más tarde, comenzaron a cambiar su forma de pensar.

Si se supone que el robot debe levantar cajas todo el día, ¿necesita tener dedos en la mano? Probablemente no. Para cajas más pequeñas, una ventosa puede ser mejor. Para cajas más grandes, sería mejor tener un robot con dos brazos. Las "manos" o pinzas pueden tener la forma de una esfera con perillas. Para cajas grandes y pesadas, puede ser mejor tener puntas que puedan deslizarse debajo de la caja y sostenerla desde abajo.

Como ocurre con muchas cosas en la vida, "la forma sigue a la función". El tipo de pinza que necesita, o el juego de pinzas, dependerá de su aplicación.

Sensores de robot

Los sensores de los robots son como los sentidos humanos. Los robots pueden ver, oír y tener sentido del tacto. Incluso pueden dotarse de sentido del olfato y del gusto. Los robots industriales pueden usar el sentido del "olfato" para probar la calidad del aire en una mina. Podrían detectar gases nocivos o fugas de contaminantes. También hay robots de degustación. Pueden probar la calidad de los alimentos y descubrir la presencia de sustancias químicas nocivas.

Pero el sentido robótico más común que se utiliza actualmente para aplicaciones industriales es el de la visión. A continuación, echamos un vistazo a algunos de los principales tipos de sensores para la visión robótica.

Sensores ópticos

La variedad de sensores ópticos ahora disponibles para robots es impresionante, de hecho. Algunos sensores utilizan métodos ópticos para determinar la rugosidad de una superficie. Otros pueden medir el grosor de una película. Otros descubren el color preciso de los objetos. Un robot puede equiparse con un microscopio. Esto abre un mundo de posibilidades. Se pueden realizar muchas mediciones con un microscopio.

Los sensores ópticos pueden medir la tasa de flujo de un líquido. El flujo también se puede medir de otras formas, como con sensores electromagnéticos. También se puede utilizar una especie de rueda de paletas que envía pulsos. Los pulsos ocurren más rápidamente cuando la rueda gira más rápido.

La posición y la velocidad también se pueden medir con sensores ópticos. No es necesario que los sensores sean cámaras.

Escáneres láser

La introducción de la tecnología láser en aplicaciones industriales ha cambiado la forma en que se hacen muchas cosas. Los láseres se utilizan en lectores de códigos de barras portátiles. Pueden realizar mediciones precisas de piezas mecanizadas. Los láseres también se utilizan para medir grandes distancias. Los sistemas de visión complejos utilizan láseres. La visión por computadora significa que los robots móviles pueden abrirse camino de forma autónoma, evitando obstáculos en su camino.

Los escáneres láser para leer etiquetas de códigos de barras son rápidos, precisos y de bajo costo. Algunos escáneres son portátiles y los utilizan las personas en la gestión de inventarios. Los escáneres láser de mano también se utilizan en tareas de manipulación y fabricación de materiales. Los lectores de códigos de barras láser se pueden instalar en robots móviles autónomos (AMR) en los almacenes para ayudar en el proceso de preparación de pedidos. Los escáneres se pueden montar en drones aéreos que vuelan a través de los pasillos del almacén. Los drones leen códigos de barras y usan la visión por computadora para contar los artículos en las cajas. Los drones aéreos pueden hacer un inventario en una fracción del tiempo que les toma a las personas hacerlo.

Los lectores láser de códigos de barras no son la única forma de realizar un seguimiento de los artículos. Se podrían utilizar escáneres basados ​​en RFID. RFID (identificación por radiofrecuencia) tiene la ventaja de que la etiqueta no necesita ser visible y aún se puede leer. Esto se debe a que RFID usa ondas de radio en lugar de luz. Pero las etiquetas RFID son más caras que los códigos de barras.

Uno de los usos más comunes de los escáneres láser es la visión robótica industrial. Estos escáneres utilizan LiDAR, que significa Detección y rango de luz. LiDAR es como RADAR. El radar se inventó durante la Segunda Guerra Mundial y es la abreviatura de RAdio Detection And Ranging. En ambos casos, el principio es similar. El sensor LiDAR envía un pulso de energía electromagnética y luego detecta el reflejo que rebota en el objeto más cercano. Se mide el tiempo que tardan los reflejos en volver. Si el reflejo tarda más en regresar, el objeto está más lejos. Un tiempo más corto significa que el objeto está más cerca. El tiempo es proporcional a la distancia del sensor al objeto. De esta manera, los láseres se pueden utilizar para medir con precisión la distancia a un solo punto.

Dato interesante:los científicos de la NASA inventaron LiDAR en la década de 1960 como parte del programa Apollo Moonshot. Uno de sus primeros usos fue medir la distancia entre la Tierra y la Luna.

LiDAR se puede utilizar en una dimensión, 2-D y 3-D. Un ejemplo de LiDAR en una dimensión es una cinta métrica láser. Puede medir de forma rápida y precisa las dimensiones de una habitación o un edificio. Para aplicaciones industriales, los láseres se utilizan para medir con precisión la profundidad de un corte realizado por una máquina herramienta o una fresadora robótica. Los brazos robóticos con LiDAR pueden medir el tamaño de una pieza para el control de calidad.

En una configuración 2-D, un rayo láser se escanea de un lado a otro. El escaneo puede ir en un círculo completo o puede que solo atraviese una parte del círculo. El rayo láser permanece dentro de un plano bidimensional. Para un robot móvil autónomo (AMR), este plano es horizontal. Suele estar a unos centímetros del suelo. De esta manera, el AMR puede usar su LiDAR para detectar objetos en su camino. El robot utiliza esta conciencia para determinar si es seguro seguir la ruta planificada. Si hay algo que bloquea su camino, el robot puede desviarse o detenerse.

Pero 2-D LiDAR tiene la limitación de que no puede detectar objetos por encima o por debajo del plano del escaneo láser. En efecto, el robot está "ciego" a cualquier cosa que no esté en el plano del 2-D LiDAR. El uso de 3-D LiDAR puede superar esta limitación.

Con 3-D LiDAR, el sistema escanea el rayo láser en un plano (como 2-D LiDAR), y luego el plano se inclina hacia arriba y hacia abajo. Agregar la acción de inclinación significa que el sistema cubre un espacio tridimensional. El inconveniente del escaneo 3D es que requiere más potencia de cálculo. El sistema recopila mucha más información, por lo que es un desafío procesar toda esa información y hacerlo en tiempo real. Esto requiere computadoras más potentes. Además, los componentes mecánicos de 3-D LiDAR son más complejos. Por lo tanto, los escáneres 3-D son más caros que los escáneres 2-D. Todo depende de la aplicación, si el escaneo 2-D o 3-D es apropiado.

Por supuesto, LiDAR tiene limitaciones. La luz solar directa puede cegar un sensor LiDAR. Sin embargo, LiDAR puede soportar una luz solar más intensa que muchos tipos de sensores. El objeto que refleja el rayo láser puede afectar las cosas. El tipo de material y el color de los objetos reflectantes pueden afectar la precisión de LiDAR. El polvo, la suciedad y los desechos pueden obstruir la lente de un sensor LiDAR. Esto reducirá la sensibilidad y precisión del sensor.

Sistemas de visión

La visión del robot ha experimentado cambios revolucionarios. No hace mucho tiempo, la visión de los robots era muy limitada. Tan limitado, de hecho, que si un robot detectaba algo en su camino, todo lo que podía hacer era detenerse y pedir ayuda. Hoy en día, los robots móviles autónomos pueden esquivar obstáculos en su camino. Pueden distinguir entre personas y objetos inanimados.

Ha aumentado la resolución y la sensibilidad de las cámaras. También se ha mejorado el software que procesa los datos visuales. Los sistemas de visión por computadora ahora reconocen rostros humanos.

El hardware de la cámara es una parte importante de la solución de visión. Pero registrar datos sin procesar no es suficiente. El sistema de visión debe poder convertir esos datos en información útil. El sistema de visión debe poder detectar la distancia, la velocidad y la dirección de un objeto. Es incluso más útil si el sistema de visión puede reconocer que un objeto es una persona o un montacargas. La capacidad de comprender que un objeto es una persona, mientras que otro es un vehículo, se llama semántica. La comprensión semántica de un entorno es crucial para hacer que los robots sean más inteligentes.

Otro uso de la visión por computadora es la preparación de pedidos. El robot debe poder elegir un objeto, incluso cuando el objeto está en una pila de otras cosas. A esto se le llama escoger entre el desorden. El robot necesita identificar no solo el objeto, sino también si el artículo está en su borde o al revés. Una vez que se determina esto, el robot puede decidir cómo recoger el objeto. Esto ha demostrado ser un desafío, pero ahora hay sistemas que pueden hacerlo.

Es probable que existan sistemas de visión robóticos que se adapten a sus necesidades.

Visión robótica a través de la fusión de sensores

Cada vez más, los sistemas robóticos dependen de una combinación de sensores. Cada uno de los diferentes tipos de sensores tiene fortalezas y debilidades. Incluso un sensor puede proporcionar una especie de "visión" para un sistema robótico. Pero lo mejor es una combinación de sensores. La combinación de datos de muchos sensores se denomina fusión de sensores. La fusión de sensores hace que un robot sea más robusto, confiable y seguro. A medida que la potencia informática de los microchips sigue creciendo, podemos esperar que se utilicen más sensores. Esto hará que los robots sean más inteligentes.

Controladores de robot

Los controladores de robot vienen en una variedad de formas y tamaños. Algunas son pequeñas tabletas portátiles. Se utilizan para controlar una celda de trabajo simple. Otros controladores de robot pueden controlar procesos complejos de fabricación y logística. El controlador del robot es crucial para determinar qué tan fácil es conseguir que un sistema robótico haga lo que usted quiere. El controlador del robot es una parte fundamental de qué tan bien el robot realiza su trabajo.

Los controladores de robot son responsables de la seguridad, la lógica y el control de movimiento. La rapidez con la que un robot responde a un evento externo suele ser una medida crítica de un controlador de robot. Algunas aplicaciones necesitan un tiempo de respuesta más rápido que otras. Esto puede determinar el tipo de controlador de robot necesario. La interfaz hombre-máquina (HMI) de un controlador de robot es otro aspecto importante. Una HMI popular es una "consola de programación" que es un dispositivo de mano tipo tableta. La consola de programación se utiliza para enseñarle al robot lo que debe hacer. Una vez que el robot está listo para la producción, se puede quitar la consola portátil.

En una fábrica, es más común encontrar una conexión cableada entre un controlador de robot y el robot. La conexión por cable proporciona una interfaz confiable y segura. Las normas de seguridad a veces requieren una conexión por cable. Esto no es cierto para los robots móviles autónomos (AMR). ¡Un AMR no sería de mucha utilidad si tuviera que tener un cable conectado a su controlador! También se encuentran disponibles controladores de robots industriales inalámbricos. Dependiendo de la aplicación, pueden tener ventajas sobre los sistemas cableados.

Hay tres categorías amplias de controladores robóticos:

• PLC (Controlador lógico programable),
• PAC (Controlador de automatización programable),
• IPC (Computadora personal industrial).

El PLC es la tecnología más antigua y el tipo de controlador de robot de menor costo. Se utiliza para aplicaciones simples que no necesitan un control de movimiento complejo. La capacidad de registro de datos de un PLC también es menos capaz que otros tipos de controladores de robot. El PLC tendrá menos tipos de dispositivos de entrada / salida.

El PAC representa una versión actualizada del PLC. El PAC tiene más potencia informática y mayor capacidad. Existe una amplia gama de aplicaciones para las que un PAC es una buena opción.

El IPC tiene la mayor potencia informática y también es el tipo de controlador de robot más caro. Puede manejar movimientos complejos y comunicarse a través de una amplia variedad de interfaces. El IPC puede manejar y almacenar grandes cantidades de datos.

Las distinciones entre estos tres tipos de controladores se vuelven más borrosas con el tiempo. Hoy en día, realmente no hay tres categorías separadas de controladores de robot. Es más un continuo.

Al decidir entre diferentes controladores de robot, un factor importante es el software. Busque paquetes de software específicos de la aplicación. El paquete de la aplicación determinará qué tan fácil es ponerlo en marcha. También influirá en la cantidad de apoyo que puede esperar para sus necesidades particulares.

Baterías de robot

La evolución de la tecnología de las baterías ha afectado a una amplia gama de dispositivos eléctricos y electrónicos. Mejores baterías significan tiempos de funcionamiento más prolongados e intervalos de carga más cortos. Las mejoras han hecho que los robots móviles autónomos (AMR) sean prácticos y rentables.

Algunas de las cosas básicas a considerar al elegir la batería de robot adecuada para su uso incluyen química , capacidad y cargando .

La química de una batería de robot será generalmente de los siguientes tipos.

• NiMh :Las baterías de hidruro metálico de níquel siguen siendo el tipo de batería más común que se utiliza en los robots. Tienen un buen valor debido a la relación peso / capacidad, y hay muy poco "efecto memoria". El efecto memoria es una limitación de algunos tipos de baterías. Significa que debe descargar la batería por completo antes de recargarla. De lo contrario, perderá parte de la capacidad de la batería con cada carga.
• NiCd Las baterías (de níquel cadmio) sufren el efecto memoria y están siendo reemplazadas por otros tipos de baterías.
• Plomo ácido las baterías ofrecen alta capacidad y bajo costo.
• LiPo Las baterías (de polímero de iones de litio) a menudo se denominan simplemente "baterías de litio". Se están convirtiendo rápidamente en la batería preferida de los robots debido a su alta relación entre capacidad y peso. No sufren el efecto memoria.

Las preguntas que debe hacerse al considerar diferentes baterías incluyen:¿Cuánto tiempo se tarda en cargar la batería? ¿Tiene el cargador de batería una protección contra la sobrecarga? La carga inalámbrica también puede resultar muy útil para los robots. Facilita la carga porque el robot no necesita estar en una posición precisa cuando llega a la estación de carga.

Sistema de montaje / base del robot

Los robots estacionarios con brazos robóticos deben montarse de forma segura para realizar su trabajo. Hay muchas opciones entre las que elegir.

Un soporte de pedestal es útil cuando necesita elevar el brazo del robot. Es posible que sea necesario levantar el brazo para acceder a los sistemas de transporte y las superficies de trabajo. Los soportes se pueden atornillar al suelo. Los soportes también pueden tener ruedas, por lo que se pueden mover fácilmente.

Hay aplicaciones para las que es ideal tener el robot montado en posición invertida. Hay soportes especiales para esto. Una orientación invertida a menudo puede maximizar el alcance del brazo. Otras aplicaciones pueden requerir que el robot se monte verticalmente. Podría estar sujeto al costado de una máquina. Una vez que se determina la posición, será necesario ajustar el software que viene con el brazo robótico.

Hay disponibles sistemas de montaje modulares para la fijación de sensores. Los ejemplos incluyen cámaras, cables y mangueras. Algunos sistemas de montaje de sensores son los mejores por su resistencia y durabilidad. Otros enfatizan la flexibilidad y el peso ligero para la portabilidad. Las palancas ajustables permiten el posicionamiento adecuado de los sensores y cables.

Componentes de seguridad del robot

Los robots pueden aliviar a las personas del trabajo sucio, aburrido y peligroso. Y pueden mejorar la seguridad de las condiciones laborales. Sin embargo, si no se usan de la manera correcta, los robots pueden convertirse en un peligro peligroso. Asegurarse de que su solución de automatización sea segura es de suma importancia.

PLC de seguridad para robots

Un controlador lógico programable (PLC) ordinario normalmente tendrá un microprocesador. También tendrá memoria y circuitos de entrada / salida. Un PLC de seguridad tiene redundancia incorporada. Un PLC de seguridad puede tener dos, tres o cuatro procesadores. Los circuitos de vigilancia verifican el estado de cada uno de los procesadores. Si algo sale mal, los circuitos de vigilancia hacen sonar una alarma.

Algunos PLC tendrán una salida sin una entrada correspondiente. Por el contrario, un PLC de seguridad presenta entradas y salidas coincidentes. Esto significa que se pueden realizar pruebas constantemente para verificar la conectividad y el estado adecuados de un circuito.

Hay algunas aplicaciones en las que un PLC normal puede funcionar. Un PLC tendrá funciones de parada de emergencia (e-Stop). Estos pueden incluir cortinas de luz o sensores de proximidad. Esto puede ser suficiente para brindar seguridad a sus asociados. Pero hay muchas aplicaciones para las que un PLC de seguridad es la mejor opción. Un error o accidente costoso puede superar con creces el costo adicional de un PLC de seguridad.

Sensores de seguridad para robots / escáneres láser / vallas de luz

¿Cómo se pueden mejorar la productividad y la seguridad al mismo tiempo? Hay una variedad de formas.

Los escáneres de área láser pueden detectar la presencia de personas cerca de un robot industrial. El escáner láser puede informar al robot que reduzca la velocidad si alguien entra en la zona más externa. La velocidad más lenta puede ser el 50% de la velocidad habitual. Si alguien entra en una segunda zona, más cerca del robot, la velocidad puede reducirse a quizás un 25%. Si se detecta una persona en la zona más cercana, el robot se detendrá. El usuario puede determinar el tamaño de estas zonas. El usuario puede personalizar las respuestas que da el robot.

Una variedad de dispositivos de seguridad pueden y deben usarse con robots. Los robots más grandes y pesados ​​necesitan un mayor nivel de seguridad que los más pequeños. Un método de seguridad popular es usar una cerca de luz o una cortina de luz. La "valla" consta de haces de luz alrededor del robot industrial. Si algo rompe los rayos de luz, el robot podría entrar en una parada de emergencia, por ejemplo.

Cercado robot

A veces, la forma más segura de mantener la productividad y la seguridad es cercar un robot en su propia área separada. Hay una variedad de vallas de este tipo disponibles. Las diferentes características incluyen la altura de la cerca y el tamaño de las aberturas en el material de la cerca. Los postes de cerca con pies autonivelantes incorporados a veces son deseables. La fuerza de la valla también es una consideración. ¿La cerca debe estar hecha de alambre de metal, láminas de metal perforadas o plexiglás? Es posible que su aplicación necesite un material de cercado que lo proteja del calor o la electricidad.

Cintas transportadoras

Los robots y los sistemas de transporte son compañeros frecuentes. El robot puede sacar artículos de un transportador para comenzar su ciclo, o puede colocar partes en el transportador al final de su ciclo. Y, por supuesto, podría hacer ambas cosas.

Hay muchos tipos diferentes de sistemas de transporte entre los que elegir. Algunos sistemas de transporte son fáciles de desinfectar. Esto los convierte en una buena opción para las operaciones de procesamiento de alimentos. Otras características a considerar son la velocidad y el ancho del sistema de transporte. Su altura, ángulo de mayor inclinación y la cantidad de peso que puede soportar son todas consideraciones.

Alimentadores vibratorios

Los robots combinan bien con alimentadores vibratorios. Esto es especialmente cierto para las operaciones de montaje y recogida. Las piezas pequeñas se introducen en el alimentador vibratorio. A continuación, el alimentador traslada las piezas al robot. El alimentador puede colocar las piezas para que queden todas en la misma posición. Esto facilita que el robot los recoja.

Cómo obtener la pieza o el componente de robot ideal para su organización

HowToRobot es una plataforma global que ayuda a las empresas a tener éxito con la automatización. HowToRobot tiene un directorio mundial de más de 15.000 empresas de robótica. Esto significa que puede encontrar el tipo de componente robótico que necesita, ideal para su aplicación.

Es posible que ya sepa qué tipo de pieza o componente desea. Si es así, puede obtener cotizaciones y recibir información sobre productos y precios de muchos proveedores.

Tenga en cuenta que hay expertos imparciales de HowToRobot que pueden ayudarlo a navegar a través del proceso. Haga clic aquí para programar una consulta con un asesor experto.