End effector

De Viquipèdia
Jump to navigation Jump to search
Aquest braç robòtic disposa d'un end effector de buit capaç d'agafar petites peces ceràmiques i col·locar-les en un mosaic.

En robòtica, un end effector és la pinça, eina o qualsevol altre aparell que es munta al canell, el final del braç robòtic, i que li permet realitzar diferents tasques.

En molts sistemes els end effectors són simples pinces que es tanquen al voltant d'un objecte i permeten agafar-lo i manipular-lo. Tot i això poden ser molt més complexos, imitant morfologies animals o tenint diferents dits amb múltiples juntes. Altres end effectors són eines especialitzades que serveixen per a tasques molt concretes. En tots els casos la subjecció és molt important, especialment quan s'hi aplica una força, i també s'ha de connectar amb l'ordinador del robot per controlar-se.[1]

Tot i que els end effectors poden ser subministrats per l'empresa fabricant sovint també es poden dissenyar a mida per la tasca que han de realitzar.[2]

Pinces[modifica]

Els end effector de tipus pinça serveixen per agafar peces i són molt comuns. Poden ser mecànqiues, magnètiques, adhesives, de buit o inflables.

Pinces mecàniques[modifica]

La majoria de les pinces són mecàniques i generalment poden aixecar objectes de fins a 5 kg, tot i que n'hi ha que en poden aguantar més sent més cares. Per no fer servir més força de la necessària, es poden afegir sensors de força, i per facilitar la localització dels objectes també es poden fer servir sensors de temperatura.[3]

Segons Holzbock hi ha sis tipus bàsics de pinça. Encara que rarament cap end effector en tingui més d'un tipus, la pinça ideal hauria de ser capaç de fer totes les subjeccions següents:[4]

Un end effector de pinça mecànica amb 2 superfícies de contacte (pinces) lateral.
  1. Esfèrica, per agafar boles.
  2. Cilíndrica, per agafar tubs o cables.
  3. Boqueta (tip), per agafar peces petites.
  4. Ganxo, per agafar objectes amb mànec.
  5. Plana, per aixecar objectes plans des de sota.
  6. Lateral, per agafar objectes plans des del costat.

També s'hi pot afegir el tipus , per agafar i usar objectes com bolígrafs. Sovint les pinces tenen formes determinades per afavorir que s'agafi l'objecte i evitar la possibilitat que rellisqui, que és especialment fàcil que passi a altes velocitats.

La quantitat de força que una pinça mecànica ha de fer per subjectar un objecte, sense que rellisqui, depèn de diferents factors. Groover va desenvolupar una fórmula, que negligeix l'acceleració de l'objecte:[4]

On és la força que ha de fer la pinça, és el pes de l'objecte a subjectar, és el coeficient de fricció i és el nombre de superfícies que subjecten, generalment dues.

Generalment aquest valor s'ha de multiplicar per un valor d'entre 1 i 3 per compensar que no s'ha tingut en compte l'acceleració, depenent de la direcció de l'acceleració en comparació amb la direcció de la gravetat. També se sol aplicar un factor de seguretat del 50% per tenir en compte condicions en les quals l'objecte tingui un component de rotació, en el qual el centre de massa no és al punt on la pinça agafa. En cas que la transmissió fins a les pinces tingui engranatges també s'ha de tenir en compte.[4]

Pinces de buit[modifica]

Un end effector de buit muntat a un robot articulat. La part metàl·lica està connectada a un circuit pneumàtic que fa el buit a la zona de la ventosa negra, permetent agafar objectes.

Les pinces de buit necessiten un compressor o una connexió a un tub de Venturi per generar el buit i poder agafar els objectes. Aquestes pinces són especialment adequades per a certs materials com vidres o planxes. La força d'aixecament, en aquest cas, es pot trobar amb la següent fórmula:

On és la força que fa la pinça, és la pressió negativa de succió en newtons dividit metre quadrat i és la superfície efectiva en metres quadrats.

Qualsevol entrada d'aire a les ventoses s'ha d'evitar, ja que es perd bona part de la subjecció i pot comportar una possible caiguda i trencament de l'objecte.[1]

Pinces electromagnètiques[modifica]

Les pinces electromagnètiques s'usen quan s'han de moure grans materials de ferrita que estan aïllats d'altres materials magnètics.

Hi ha una gran varietat de forces d'aixecament disponibles: ~ 200 kg (450 lliures), 300 kg (600 lliures) i 500 kg (1.100 lliures). La força de subjecció s'ha de considerar amb compte perquè sovint les dades estan en condicions de laboratori i no extrapolables a condicions de fabricació industrial.

També s'ha de considerar que el subministrament d'energia ha de ser constant o sinó la peça podria caure provocant un accident laboral.[1]

Eines[modifica]

Un braç robòtic equipat amb un end effector de soldadura per arc unint tubs metàl·lics.

L'altre gran grup són els end effector de tipus eina que es fan servir quan no es necessita agafar objectes sinó realitzar tasques concretes. És habitual que els robots puguin canviar fàcilment d'eina per realitzar diferents processos productius. Els tipus d'eina més habituals són:

En qualsevol dels casos l'actuació de l'eina ha d'estar coordinada amb la del robot industrial, de forma semblant com es faria amb una pinça.[5]

Posicionament i orientació[modifica]

En general, la posició i orientació d'un end effector es pot representar amb un vector t de sis components en el qual els tres primers indiquen la posició en l'espai i els tres darrers components indiquen l'orientació, per exemple usant angles d'Euler.[6]

Referències[modifica]

  1. 1,0 1,1 1,2 Poole, 1989, p. 67.
  2. Poole, 1989, p. 64.
  3. Poole, 1989, p. 66.
  4. 4,0 4,1 4,2 Poole, 1989, p. 65.
  5. yog. Tools as end effectors (en anglès). yog, 26 gener 2012. 
  6. Siciliano; Oussama, 2008, p. 247.

Bibliografia[modifica]

  • Poole, Harry H. Fundamentals of robotics engineering (en anglès). Canada: Macmillan of Canada, 1989, p. 436. ISBN 0-442-27298-7. 
  • Bruno, Siciliano; Khatib, Oussama. Springer handbook of robotics (en anglès). Springer, 2008, p. 1624. ISBN 978-3-540-23957-4. 

Vegeu també[modifica]

Enllaços externs[modifica]