Este documento describe un robot manipulador industrial con configuración esférica llamado Unimate 1000. El robot tiene dos articulaciones de rotación y una articulación prismática que le permiten moverse en un volumen de trabajo esférico hueco. El documento también discute las características, aplicaciones y antecedentes históricos de los robots con configuración esférica.

1. Robot De
Configuración
Esférica.
Leonardo Sarmiento.
Jorge Escobar.
Luis Fernández.
Guillermo Domínguez.

2. Introducción:
 Un robot industrial se encuentra compuesto por un
conjunto de articulaciones y eslabones, los cuales
forman una cadena en cinemática abierta (es decir
los dos extremos no se tocan) [1], esto nos permite
realizar distintos trabajos en dependencia del tipo
de configuración utilizada, la primera articulación
sirve de base, y al final de la ultima se suele colocar
la herramienta de trabajo del robot.
 La configuración esférica presenta dos
articulaciones rotacionales y una articulación
prismática [1], Los ejes de movimiento de las
articulaciones son mutuamente perpendiculares
entre si [1].

3. Introducción:
 El área de trabajo bajo esta
configuración es una esfera
hueca, estos robots no logran
desplazarse dentro de todo el
volumen descrito pues posen
un área muerta que se
encuentra en relación directa
con la longitud del elemento
que se encuentra en el eje
de la articulación prismática
(brazo extensor); en la figura
2 se puede observar el área
de trabajo general de los
robots esféricos.

4. Antecedentes
 La robótica industrial depende mucho de dos tecnologías
como la de control numérico y de tele operadores, los
robots en la industria empezaron a crecer en la década de
1960. El primer robot cilíndrico se instaló en General Motors
en 1961, fue desarrollado por Joe Engelberger y George
Devol, el robot anímate obedecía comandos paso a paso
almacenados en un tambor magnético y con su brazo de
4 libras apilaba piezas calientes de metal fundido
[3],[4],[5].
 En 1961 General Motors instalo un robot de configuración
esferica que es un dispositivo multifuncional reprogramable
para manipular material atreves de movimientos
programados para tareas variadas [3],[4],[5].

5. Antecedentes
 El robot Unimate trasportaba las piezas fundidas
en el molde hasta llegar a la cadena de montaje
y soldar las partes sobre el chasis de un vehículo lo
que se ganaba con el Unimate es que los
trabajadores no inhalaban los gases de
combustión q emanaba la suelda [3],[4],[5].
 El robot unimate está compuesto por una caja
computarizada, junto u conectada con otra
cada que enlazaba a un brazo articulado, con un
programa de tareas almacenado en la memoria
de tambor. En el 2013 se admite en el Robot Hall
of Fame [3],[4],[5].

6. Robot Con Configuración
Esférica Unimate 1000
 Es una configuración
caracterizada por
dos articulaciones de
rotación y una
prismática (RRP), de
forma que la
posición del extremo
del tercer eslabón es
expresado mediante
coordenadas polares
[6].

7. Características
Precisión:
 Es la medida del mínimo movimiento que
puede realizar el robot expresado en la
unidad de milímetros.
∓1𝑚𝑚 [7].

8. Características
Repetivilidad:
 Es una medida estadística que nos
permite saber el error que comete el
robot al posicionarse varias veces en un
mismo punto.
∓1,3𝑚𝑚 [7].

9. Características
 Carga
29.9Kg [7].
 Velocidad
La velocidad de este robot manipulador es
programable [7].

10. Otras Características

11. Volumen De Trabajo Genérico
 Tiene un buen volumen de trabajo, que en la
mayoría de los casos es solo menor a la
configuración angular.
 Si el robot tiene un radio de giro de 360 grados y
un rango de desplazamiento L, se define como su
volumen de trabajo al espacio que existe entre
una esfera de radio 2L con una esfera
concéntrica de radio L. Este volumen de trabajo
es igual a la resta del volumen de las mismas [6]:
28
3
𝜋𝐿3

12. Volumen De Trabajo
Específico Y Medidas
 Para el robot manipulador no se tiene un giro
de 360 grados, sino una libertad 208 grados
en la articulación de rotación horizontal y 56
grados en la articulación de rotación vertical,
con un rango de desplazamiento igual a 106
centímetros [7].
 Para el montaje del robot se necesita un
espacio de 3 x 3 metros [7].

13. Volumen
De Trabajo
Específico Y
Medidas

14. Aplicaciones
 Los robots esféricos como el caso de la marca Unimate se utilizan con
éxito en una amplia gama de operaciones de manipulación y de
fabricación. La marca Unimate ofrece una fiabilidad de hasta el 98%
en una gama variada de opciones estándar, El Robot en análisis
puede ser adaptado a aplicaciones específicas, entre ellas:
 Cargar maquinaria: Puede alzar maquinaria pesada, ello es muy útil
para hacer inspección y mantenimiento de ciertas maquinas
herramienta o motores ya que dichas operaciones son más sencillas si
dichos objetos están suspendidos en el aire [7].
 Fundición de metal: Tiene la capacidad de trabajar en ambientes
donde se usa metal fundido, puede trasladar el material fundido en
cucharones, también pueden lubricar y refrigerar piezas ciertas piezas
o maquinas involucradas en la fábrica de fundición. La vida útil del
robot se puede alargar si las máquinas de fundición a presión pueden
controlan su temperatura por tiempos de ciclo uniformes [7].

15. Aplicaciones
 Prensa de troquel: Al ser de accionamiento hidráulico tiene
un alto torque para transferir presión a un troquel, se
troquelar hasta 400 piezas por hora usando este robot [7].
 Forja: Al igual que puede transferir presión a un troquel
también puede hacerlo a una prensa para forjar metal
gracias al torque que maneja por su accionamiento
hidráulico [7].
 Para fabricación de moldes de cera: Los movimientos suaves
y controlados de los robots proporcionan una calidad de
molde imposible de lograr manualmente [7].
 Soldado: Por ejemplo en líneas de fabricación de
automóviles puede realizar el soldado con una uniformidad
de localización y la integridad de la soldadura [7].

16. Video
En el siguiente link se puede encontrar un
video que describe el movimiento y
funcionamiento del robot UNIMATE, que
trabaja con un configuración esférica:
 http://www.youtube.com/watch?v=CYZ9
TZHnkp4

17. Robot Manipulador Unimate
1000

18. Robot Manipulador Stanford

19. Referencias:
 F. Reyes; “Matlab aplicado a robótica y mecatrónica”, paginas 245-246 ,Grupo editor
Alfaomega, Mexico, 2012.
 Referencias National Chung Hsing University, Department of mechanical engineering;
“Robotic Systems”, publicacion en linea disponible en: http://goo.gl/Ix1wcB
 Referencias History an evolution of industrial robots Silvia TRANNDAFARI & Catalin SCRIPA
University “Transilvania” of Brasov faculty Technological Engineering and Industrial
Management
 Referencias Dumitri. A. lonescu, E. Dutina, FlDiaconesc.D, “Automate of control si deservire-
Roboti Industriali”, ed. University the Brasov,1986
 Referencias Draganescu, M.”A doua revolutie Industriala’’, E.T. Bucuresti.1980
 Referencias Aníbal Ollero Baturone, Robótica: Manipuladores y robots móviles, Marcombo
Bouxareu Editores, Páginas 18-20, 2001, Disponible en google books.
 Referencias V. Daniel Hunt, Industrial Robotics Handbook, Industrial Press Inc., New York,
Páginas 257-259, 1983, Disponible en google books.