Aplicación de sistemas neumáticos e hidráulicos en la robótica

Trabajo realizado por Gabriela Gómez y Óscar Martínez

A día de hoy, las aplicaciones de sistemas hidráulicos y neumáticos son muy variadas. Este gran abanico de usos se debe, principalmente, al diseño y fabricación de elementos de mayor precisión y con materiales de mejor calidad. Estos factores se han visto reflejados en equipos que permiten trabajos con cada vez mayor precisión y con mayores niveles de energía, lo que sin duda ha permitido un creciente desarrollo de la robótica y la industria en general.

Nosotros, investigaremos a lo largo de este trabajo acerca de la incorporación de estos sistemas en la robótica industrial. 

¿Qué es la robótica industrial?

Un robot industrial es un dispositivo de maniobra dotado de uno o varios brazos, fácilmente programables, para cumplir operaciones diversas con varios grados de libertad y destinado a sustituir la actividad física del hombre en actividades industriales.

Vídeo de robots KUKA (empresa de robótica industrial alemana) 

deformando y estampando estabilizadores metálicos.

Clasificación de sistemas en la robótica industrial según su tipo de accionamiento

Los sistemas de impulsión de los robots industriales más comunes son el eléctrico, el hidráulico y el neumático. Si bien es cierto que los robots eléctricos se caracterizan por una mayor exactitud y por su facilidad de programación, a continuación, explicaremos las características de los dos últimos:

→ Un robot que funciona mediante un sistema hidráulico (utilizando un fluido, generalmente un aceite, como fuente de energía) presentará mayor velocidad y mayor resistencia mecánica, a pesar de su elevado coste de fabricación. Por lo tanto, este sistema se utilizará en robots grandes.

Ejemplo de robot hidráulico que funciona con agua como fuente de energía 

y puede realizar hasta 6 movimientos distintos.

→ Un robot neumático (aquel que comprime el aire abastecido por un compresor para funcionar), en cambio, estará limitado a operaciones como la de tomar y situar ciertos elementos. Los robots pequeños están diseñados para funcionar por medio de impulsión neumática.

Sin embargo, también es importante señalar que no todos los elementos que conforman un robot pueden tener el mismo tipo de impulsión.


Aplicaciones de los robots industriales

Los tres grandes grupos de robots industriales que distinguimos atendiendo a varios criterios como grados de libertad, fuentes de energía o la forma de control, son:

• Robot teleoperador. Controlado a distancia por una persona.

• Robot de repetición. Repite continuamente una secuencia fija de movimiento diseñada previamente por una persona. 

• Robot controlado por ordenador. Su movimiento depende de un programa informático que permite alterar la secuencia de trabajo.

Según su aplicación en la industria, encontramos algunos como los utilizados en cadenas de montaje, operaciones quirúrgicas o en la ganadería (un ejemplo, serían los robots que realizan ordeños automáticos).

Brazo robótico manipulador incorporado en la cadena

de montaje de automóviles.

A continuación, representaremos el funcionamiento de un brazo robótico (neumático) en una cadena de montaje mediante el simulador FluidSim:

El funcionamiento de este circuito sería el siguiente:

Al accionar el circuito, en este entraría el aire procedente de la fuente de aire comprimido que primeramente, pasaría por la unidad de mantenimiento para después llegar a la primera válvula de 3/2 vías (o final de carrera 1) y atravesar una segunda válvula de 4/2 vías (la válvula de control) hasta finalmente, llegar al cilindro de doble efecto.

Este proceso, daría inmediatamente lugar a la salida del vástago del cilindro (lo cual, equivaldría al movimiento y/o desplazamiento del robot) cuya velocidad estaría regulada por una válvula antirretorno estranguladora.

Automáticamente, el aire saldría nuevamente del circuito (repitiendo el mismo proceso pero a la inversa) y el brazo robótico volvería a su posición inicial. Cabe destacar que, dado que contamos con dos finales de carrera, el circuito funcionaría de manera automática y repetida (a menos que se desactive). 



Para finalizar este trabajo y como dato curioso, nos gustaría incluir un último caso que nos ha llamado bastante la atención en lo que se refiere a la incorporación (y progresiva evolución) de la robótica en la actualidad: los aparcamientos robotizados.

Los aparcamientos robotizados son sistemas de estacionamiento inteligentes basados en un sistema informático programado, de manera que el vehículo se transporta de forma automática mediante equipos de elevación hidráulicos hasta su almacenamiento.

pràctica neumàtica Tatan i Paul

Pràctica neumàtica Tatan i Paul

Funcionament Del Braç:

            Aquest element s'empra en la construcció, degut a l'alta presió que permet el sistèma hidràulic permet realitzar majors esforços que un circuit neumàtic ,  el sistema hidraulic s'activa mitjançant uns cilindres de doble efecte.
El circuit s'activa mitjancant uns pulsadors en forma de palanca, que permet el pas de l'oli a uns circuits de doble efecte els quals mouen els braços de l'excavadoras o la pala del final.Quan la palanca torna a la seva pocició inicial,
els cilindres tornen a la seua pocició inicial.
        Aquest es el circuit per a un dels braços hidraulics del braç de l'excavadora.

 

 Aquest és el sistèma hidraulic emprat per una excavadora convncional sent el tercer cilindre el que mou la

 pala de l'exacvadora i els altres dos són els que mouen el braç.

NEUMÁTICA EN EL TRANSPORTE

 SUSPENSIÓN NEUMÁTICA EN AUTOMÓVILES.

La suspensión neumática basa su funcionamiento en las propiedades que ofrece el aire sometido a presión. En esta suspensión, se sustituye el resorte mecánico (muelle, ballesta o barra de torsión) por un fuelle o cojín de aire que varia su rigidez, elevando o bajando ligeramente el vehículo en el caso de ser un vehículo destinado a transportar grandes cargas (camiones, autobuses,etc.)

La suspensión neumática permite:

• Adaptar la carrocería a distintas alturas en función de las necesidades de marcha.
• Adaptar la suspensión y la amortiguación a la situación de la calzada y a la forma de conducir.
• Ligera distribución del peso de la carga.

La suspensión neumática se caracteriza por su flexibilidad, notable capacidad de amortiguación de las vibraciones y por la regulación del sistema que permite mantener constante la distancia entre el chasis y la superficie de carretera independientemente de la carga presente en el vehículo. La suspensión neumática se puede aplicar tanto en el eje trasero o integral a la tracción cuatro ruedas. Con esta suspensión se puede variar la altura de la carrocería manual o automáticamente (en gran parte de los automóviles) en función de la velocidad, de las características de la calzada y el estilo de conducción. Se conecta o desconecta la suspensión en las patas telescópicas con un volumen de aire adicional.
IMAGENES:
 
 En la siguiente imagen se aprecia una suspensión neumática ya montada en el eje trasero del vehículo el cual es un camión en este caso. junto a la suspensión neumática es necesario el montaje de los amortiguadores, que ayudan y dirigen el movimiento.
 

Enlaces: https://youtu.be/0I6JIwV8OW8                                                     


A continuación como demostración del funcionamiento de dicha suspensión en los vehículos, añadiré una imagen en la que se representa un circuito neumático donde el aire comprimido acciona los cilindros que le dan el funcionamiento. Este circuito a sido creado en el programa Festo Fluidsim asemejandose a varios ejemplos que he encontrado en internet.

Al accionar las válvulas de 3/2 vías el aire sale de la fuente diriguiendose a la unidad de mantenimiento que lo dirige a la válvula selectora. tras este trayecto, va dirigido hacia una válvula de 5/2 vías pasando hacia el cilindro y accionándolo. Sin embargo también es necesario una controlador neumático y una válvula de deceleración parta que el aire comprimido vaya dirigido correctamente hacia dichos cilindros respectivamente. Una vez llega el aire a los cilindros estos se activan y como resultado el vehículo elevará el eje al que esté conectado el circuito, y bajando levemente la suspensión cuando el circuito vuelva a su posición inicial.

Practica neumatica- Gara i Marta

ELEVADORES

Què és la neumàtica?

És la tecnologia que utilitza l'aire comprimit com una forma de transmissió de l'energia necessària per a moure i fer funcionar els mecanismes.

També podem trobar circuits hidràulics que presenten la mateixa funció però amb una font de alimentació diferent. Empleen la compressió d'un líquid (com serien l'oli, l'aigua...) com a forma de transmissió de l'energia.

On la podem trobar?

L'ús de la neumàtica es pot trobar en els següents àmbits:

• transport
• indústria
• construcció

Aquesta imatge representa a una elevadora, que s'utilitza per a elevar material i facilitar la manipulació dels objectes. Podem trobar que funcionen amb un circuit neumàtic o hidràulic.

Com funciona? 

En aquest exemple la elevadora funciona de la següent manera: Ens trobem en un circuit el qual es troba compossat per els següents elements, com són una font d'alimentació ( per a introduïr el fluïd dins del circuit), la unitat de manteniment i un cilindre de simple-efecte (que conté un moll a l'interior amb el qual al deixar d'introduïr l'aire en aquest, torna a la seua possició inicial. Aquest tipus de cilindre dependrà del funcionament que li vullguem donar). Presenta el que es denomina com a triangle de base variable, que consiteix en el següent: quan el cilindre es plena d'aire el plançó es desplaça fora d'aquest movent les barres que formen el sistema de tissora de la elevadora elevant la plataforma i que tenen com a base el cilindre. Per tant, quan el cilindre torne a la possició inicial, fa moure el sistema de tissora descendint la plataforma fins al sól.

Representació del circuit

 - Circuit accionat:

 

-En el següent video es pot observar aquest funcionament:

 

-En aquest s'emplea un pedal per a generar l'aire que posteriorment serà comprimit en el circuit.

 
 

Carlos Castel, Xavier Nicolau

Carlos Castel, Xavier Nicolau

· UTILIZACIÓN DE  LA NEUMÁTICA-HIDRÁULICA 

Vamos a realizar una investigación sobre los campos en los cuales  se utiliza la neumática, hemos decidido por la puerta de un autobús la cual utiliza un campo neumático.

 

 

PUERTAS AUTOBÚS ABIERTAS--->

 

 

 

 

 

 

 

 

·EXPLICACIÓN:

En el funcionamiento de los grandes vehículos de transporte es de vital importancia la seguridad tanto en la entrada como en la salida de las personas En la salida es aun más necesaria dicha infalibilidad por la fricción que sufre la puerta al abrirse, por ello es necesario que la persona que se disponga a salir esté a determinada distancia de la misma.


·CONCEPTO:

Las puertas automáticas se abren gracias al automatismo, generalmente operan por un pulso seco, al que se le puede conectar un botón pulsador, también se le puede conectar una receptora de señales para mandos a distancia infrarrojos, tarjeta de proximidad o lectores biométricos.

·ACTUALMENTE

Los autobuses presentan puertas neumáticas para un funcionamiento más rápido y seguro no obstante para mayor seguridad debe ser implantado un dispositivo electro neumático para que la puerta se abra en el momento justo evitando de esta manera accidentes y logrando obviamente la llegada exitosa al destino del individuo.

 ·RECURSOS PARA LA FABRICACIÓN

 -laboratorio de Neumática
 -1memoria USB
 -1Video
 -1Válvula 5/2
 -2 válvulas 3/2 con pulsador
 -2Válvulas reguladoras                                          
 -válvula Y                                            
 -1 Electro válvula 5/2
-1Reductor de 6 a4 mm
 -1 Unidad de mantenimiento
- 1 Cilindro de doble efecto
 -1 Compresor -1mt De manguera
 -1  Láser          
- Láminas de metal
-Ejes

·REPRESENTACIÓN DEL CIRCUITO :

 

·VIDEO INFORMATIVO

 

 

 

Neumática en puertas de trenes

                       

LA NEUMÁTICA EN PUERTAS DE TRENES

¿ Qué es la hidráulica?

  La Hidráulica es la tecnología que emplea un líquido, bien agua o aceite (normalmente aceites especiales) para poner en uso algún mecanismo.

¿ Qué es la neumática?
 Es la tecnología que emplea el aire para poner en uso algún mecanismo.

El proceso consiste en aumentar la presión del fluido o el aire por medio de elementos neumáticos, para hacer mover el cilindro (elemento de salida).

La neumática es utilizada en diferentes campos. Uno de ellos es el transporte. En el caso de los trenes, las puertas automáticas funcionan por la acción de la neumática.

 




                              


El proceso se inicia cuando un tren se detiene en la estación.
En primer lugar, el conductor activa el permiso de apertura de puertas. A continuación, el pulsador de las puertas parpadea con una señal luminosa, lo que indica que al pulsarse las puertas se abrirán (si el pulsador se presiona durante el trayecto no ocurre nada).
Transcurridos unos segundos, se puede escuchar un pitido que indica el inicio del cierre de puertas. A partir de entonces está prohibido entrar y/o salir de los trenes. En ese momento las puertas comienzan a cerrarse y solo si están completamente cerradas el tren arrancará.
Si en el proceso de cerrado se topan con un objeto que impide su cierre, inmediatamente se paraliza la operación, y las puertas se reabren 5 centímetros cada una de ellas para que el objeto pueda retirarse. Esta maniobra puede repetirse hasta dos veces. Si finalmente el objeto sigue impidiendo el cierre de puertas, el conductor puede reactivar de nuevo el permiso de apertura de las mismas, en cuyo caso el pulsador volverá a parpadear, permitiendo que al pulsarse de nuevo las puertas se abran completamente.
Si a pesar de todo ello el objeto sigue impidiendo el cierre total de las puertas, el conductor acudirá a revisar en persona lo que está ocurriendo , ya que de ordinario el sistema de seguridad del tren impide que pueda ponerse en funcionamiento con cualquiera de sus puertas abiertas.


El circuito quedaría de la siguiente manera:

Una imagen del circuito en reposo sería el siguiente:

Y por último, una imagen del circuito en funcionamiento, con la válvula de apertura accionada y el cilindro en desplazamiento hacia la derecha: