ES2206038A1 - Sistema movil de manipulacion de cargas mediante guiado. - Google Patents
Sistema movil de manipulacion de cargas mediante guiado.Info
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Abstract
Sistema de manipulación de cargas mediante guiado. Sistema móvil de manipulación que, guiado por un operario, asiste a éste en tareas de levantamiento y manipulación de cargas liberándolo del soporte directo de la carga. El sistema es suficientemente ligero para que un operario pueda introducirlo manualmente en el entorno de trabajo, ensamblarlo convenientemente, y cambiarlo de emplazamiento durante la realización de la tarea encomendada.
Description
Sistema móvil de manipulación de cargas mediante
guiado.
El dispositivo objeto de la presente invención se
refiere a un sistema móvil de manipulación para uso en entornos
industriales y de servicios que asista a los operarios en la
manipulación e instalación de objetos pesados; especialmente cuando
éstos no puedan levantarse normalmente por un operario o, bien,
sobrepasen las especificaciones de la legislación laboral sobre
condiciones de trabajo. En particular, este dispositivo está
especialmente indicado para manipulación e instalación de diferentes
elementos en construcción de viviendas como: paneles prefabricados
para tabiquería, puertas, ventanas, etc.
La manipulación de cargas pesadas en puestos
fijos en instalaciones industriales ha sido un área de aplicación
tradicional de los robots manipuladores. Sin embargo, resultan
caros en muchas aplicaciones y poco eficientes cuando se requieren
cambios frecuentes de emplazamiento. Por estos motivos, en los
últimos veinticinco años se han patentado manipuladores sencillos
con diferentes grados de libertad pasivos y un número limitado de
grados de libertad activos para elevar las cargas. Los grados de
libertad pasivos se mueven simplemente por la fuerza que ejerce el
operario para desplazar la carga en sentido horizontal. Con este
tipo de aplicaciones están relacionadas las patentes: US 4,557,659
"Device for supporting and handling loads by means of vacuum
operated suction pads" -Mario Scaglia (1985), y US 6,299,139
"Human power amplifier for vertical maneuvers" -H.
Kazerooni (2001).
Algunos de estos manipuladores disponen de un
sistema de guiado basado en la fuerza que ejerce el operario sobre
un dispositivo sensorizado. Este dispositivo se basa en sensores
de fuerza o galgas extensométricas que normalmente sólo consideran
las componentes verticales mientras que las componentes
horizontales son pasivas y es el operario quien aplica
directamente la fuerza, como ya se ha comentado en el párrafo
anterior. Un ejemplo de este modo de funcionamiento es la patente US
6,204,620 B1 "Method of controlling an intelligent assist
device" - McGee and Swanson (2001).
En el ámbito de la construcción en general se han
aplicado manipuladores para manejar cargas muy elevadas como el
propuesto, por ejemplo, en la patente US 5,489,032
"Manipulator for masonry wall construction and the like"
-Mayhall, Miller, Lorenz, Mayhall and Smith (1996). Sin embargo,
está pensado para levantar cargas sobre andamios y se aparta
ligeramente del sector de la técnica de la presente invención.
En el ámbito específico de sistemas móviles de
manipulación para instalación de elementos (paneles, puertas,
ventanas, etc.) en construcción de edificios, se tiene noticia de
diferentes realizaciones aunque no se ha constatado patente alguna.
El libro "Construction Robots: The Search for New Building
Technology in Japan" - L. Cousineau and N. Miura, ASCE
PRESS, 1998, ISBN
0-7844-0317-1
presenta fotos y características muy elementales de los siguientes
manipuladores japoneses:
- \bullet
- Mightly Hand: fabricado por Kajima corp. y diseñado para manipular diferentes materiales mediante el cambio de su garra.
- \bullet
- Sky Hand: fabricado por Komatsu corp. y diseñado para instalación de paneles en techo.
- \bullet
- Balance Hand: fabricado por Komatsu corp. y diseñado para instalación de paneles utilizando una garra formada por ventosas de vacío.
Como características comunes a todos ellos, puede
enumerarse:
- \bullet
- Son muy pesados, lo cual dificulta la maniobrabilidad y la instalación en el lugar de trabajo.
- \bullet
- No disponen de sistema de anclaje, por tanto, disponen de una base muy amplia y pesada para compensar los pares de volteo. Esta base amplia también dificulta la movilidad por el entorno de trabajo.
- \bullet
- No disponen de sistema de guiado sino que se controlan a distancia utilizando una unidad portátil, lo que dificulta las operaciones de instalación.
La presente invención se refiere a un sistema
móvil de manipulación que, guiado por un operario, asiste a éste
en tareas de levantamiento y manipulación de cargas liberándolo del
soporte directo de la carga mediante un sistema de compensación
activo. El sistema es suficientemente ligero para que un operario
pueda introducirlo manualmente en el entorno de trabajo,
ensamblarlo convenientemente, y cambiarlo de emplazamiento durante
la realización de la tarea encomendada.
El sistema consta de un bastidor móvil, un
manipulador, un controlador, un sistema de guiado y un sistema de
nivelación. El bastidor móvil dispone de ruedas. Cada rueda puede
girar libremente alrededor de un eje contenido en el plano de la
rueda o, bien, disponer de motores director y tractor. En el
primer caso el operario puede mover el bastidor ejerciendo
directamente una fuerza sobre un asa de dicho bastidor. En el
segundo caso, el controlador del sistema mueve el bastidor cuya
dirección y velocidad son indicadas por el operario a través un
sistema de entrada de datos. Como sistema de entrada de datos se
considera teclas o bastones. El bastón puede ser un dispositivo
tipo joystick o, bien, un mango o asa con sensores de fuerza
que indican la dirección y magnitud de la fuerza que se ejerce
contra él.
El bastidor móvil está formado por una plataforma
horizontal, sobre la que se disponen las ruedas, y una columna que
termina en un elemento de sujeción al techo. El elemento de
sujeción ejerce una determinada fuerza contra el techo de manera que
fija el bastidor entre el techo y el suelo.
Sobre la columna se dispone el manipulador
formado por una articulación prismática vertical, un brazo
articulado horizontal, una muñeca y una pinza. La articulación
prismática desplaza verticalmente un carro mediante la acción de un
motor. Sobre el carro se dispone el brazo articulado horizontal
formado por dos articulaciones rotatorias actuadas por motores y
unidas mediante eslabones. La primera articulación rotatoria está
unida al carro y a un extremo del primer eslabón. En el otro extremo
de este eslabón se dispone la segunda articulación rotatoria de la
que sale un segundo eslabón. Al final del segundo eslabón se
dispone la muñeca formada por tres ejes rotatorios capaces de
orientar en el espacio la pinza que es el elemento aprehensor final.
La pinza puede accionarse manualmente o, bien, mediante un
motor.
Sobre el brazo y próximo a la muñeca se dispone
del sistema de guiado formado por al menos un bastón o sistema de
entrada de datos, que disponga de al menos tres canales, para
permitir al operario comandar los movimientos del brazo y de la
muñeca del manipulador durante la manipulación de la carga.
El manipulador dispone de un controlador y de un
panel de control como sistema de comunicación con el operario. Los
elementos básicos de entrada del panel de control son: el
dispositivo de control de dirección del bastidor (bastón, teclas,
etc.), el botón de arranque del sistema y el botón de liberación
de la sujeción al techo.
Como elemento de salida, el panel de control
dispone de un altavoz y/o un visualizador y/o un sistema de
lámparas y/o un monitor que emite sonidos y/o señales luminosas
avisando al operario de la normalidad de la operación o de los
diferentes errores de funcionamiento.
El procedimiento de trabajo es el siguiente:
Una vez ensamblado y anclado el sistema en un
emplazamiento determinado, el operario puede mover el manipulador
utilizando los bastones de guiado. De este modo puede coger,
levantar, orientar y, finalmente liberar los objetos a manipular.
Un sistema de nivelación ayuda al operario a colocar, de forma
activa o pasiva, la carga nivelada y perpendicular al suelo.
Cuando no se puedan coger más elementos, el
operario liberará el sistema de su anclaje al techo y lo moverá,
manual o automáticamente, a un nuevo emplazamiento de trabajo. El
controlador a través de los elementos de salida del panel de control
asiste al operario durante el procedimiento de trabajo.
La descripción detallada de la invención se
realiza a través de figuras donde los números referenciados en el
texto indican cada uno de los elementos dentro de las figuras.
La solución técnica que se presenta amplía la
potencialidad de los operarios para manipular objetos pesados, en
el rango de 20 a 80 kg, en tareas de construcción de edificios. Se
trata de un sistema móvil de manipulación 1 que guiado por el
operario permite realizar las tareas de éste, liberándolo del
levantamiento y manipulación de la carga mediante un sistema
activo de compensación de la carga.
El sistema móvil de manipulación 1 consta de un
bastidor móvil 2, un manipulador 3, un controlador 4, un sistema
de guiado del manipulador 5 y un sistema de nivelación de la carga
6.
El sistema móvil de manipulación 1 debe ser
desensamblable en partes suficientemente ligeras para permitir a un
operario introducirlas manualmente en el entorno de trabajo,
ensamblarlas convenientemente, y desplazar el sistema completo
durante la realización de la tarea encomendada.
El bastidor móvil 2 está compuesto de una
plataforma 9, una columna 16, un asa 15 y un elemento de sujeción
formado por un cilindro telescópico 17 y un disco 18. La plataforma
9 tiene al menos tres ruedas 10. Cada rueda 10 está unida a la
plataforma 9 mediante un eje 11 que permite un giro de 360 grados.
El eje de giro 11 puede estar actuado por un motor director 12 con
un sensor que indique el ángulo girado o bien puede ser pasivo
(giro loco). Así mismo, cada rueda puede o no tener un motor
tractor del eje de giro de la rueda 13.
En el caso de que las ruedas 10 tengan algún
motor director 12 y/o tractor 13 se dispone de un mecanismo de
guiado del bastidor móvil 2 formado por un bastón 14 o dispositivo
equivalente que indica la dirección en la que el operario desea que
se mueva el sistema, así como su velocidad de movimiento. En caso
de que las ruedas 10 no dispongan de los motores 12 y/o 13,
entonces se dispone de un asa 15 que permitirá al operario,
utilizando su propia fuerza, desplazar el sistema móvil de
manipulación 1 completo.
El cilindro telescópico 17 del elemento de
sujeción del bastidor móvil 2 se desplaza verticalmente mediante
un motor 19 o un sistema manual y presionando el disco 18 contra el
techo 7 fija firmemente la columna 16 y la plataforma 9 entre el
techo 7 y el suelo 8. En el caso de que el cilindro 17 esté
accionado por el motor 19 se dispone de un sensor detector del
techo 20, eléctrico o mecánico (interruptor), que indica al
controlador del manipulador 4 cuándo el disco 18 está realizando la
fuerza pertinente contra el techo 7.
Sobre la columna 16 del bastidor móvil 2 se
dispone el manipulador 3 formado por una articulación prismática
vertical 21, un brazo horizontal 22, una muñeca 34 y una pinza 38.
La articulación prismática vertical 21 puede estar formada por una
guía lineal 23 sobre la que se desplaza un carro 24 mediante un
dispositivo piñón/cremallera, un husillo o una correa dentada.
Cualquiera que sea el dispositivo utilizado, éste estará accionado
por un motor 25 con su correspondiente sensor de posición.
Sobre el carro 24 se dispone el brazo horizontal
22 formado por una articulación rotatoria 26 que puede ser pasiva
o, bien, estar accionada por un motor 27 con su correspondiente
sensor de posición. La articulación rotatoria 26 está unida al
carro 24 y el eje de salida está unido al primer eslabón 28 que
puede ser recto o curvado con cualquier tipo de sección.
El eslabón 28 finaliza en una articulación
rotatoria 29 que puede ser pasiva o, bien, estar accionada por un
motor 30 con su correspondiente sensor de posición. El eje de
salida de dicha articulación se une a un extremo de un eslabón 31
recto o curvado con cualquier tipo de sección que termina en la
muñeca 34. La forma de los eslabones 28 y 31 determina la altura
de los objetos que puede sobrepasar el manipulador 3.
La muñeca 34 dispone de una tercera articulación
rotatoria 32 que puede ser pasiva o, bien, estar accionada por un
motor 33 con su correspondiente sensor de posición. El motor 33 es
capaz de desplazar, alrededor de un eje vertical, un dispositivo de
orientación 35 formado por dos motores 36 y 37, que con sus
correspondientes sensores de posición, proporciona dos movimientos
independientes de cabeceo y balanceo. Estos dos motores 36 y 37
pueden estar montados independientemente (cada motor produce un
movimiento independiente de salida) o acoplados (el movimiento
simultáneo de los motores produce cada uno de los movimientos
independientes).
La salida del dispositivo 35 está unida a un
elemento terminal formado por la pinza 38. El objetivo de esta
pinza 38 es aprehender los elementos objeto de la manipulación. La
pinza 38 está formada por un dispositivo de palanca de cualquier
género accionada por un motor 39 o por un dispositivo de cierre
manual 40. En caso de utilizar el motor 39 se dispondrá de un
sensor eléctrico o mecánico que indique que el cierre se ha
realizado satisfactoriamente. Existe una alternativa a la pinza que
consiste en un dispositivo formado por ventosas de vacío.
Sobre la plataforma 9 se dispone de un
controlador 4, basado en un microprocesador, que recoge todas las
señales eléctricas provenientes de todos los sensores y
dispositivos eléctricos, las filtra convenientemente, las
interpreta y se las proporciona a los algoritmos de guiado y
control del manipulador 3 que son los encargados de generar las
consignas adecuadas a los motores.
Sobre el brazo horizontal, en algún lugar cercano
al dispositivo 35 se dispone el sistema de guiado 5. Está formado
por un bastón 41 o dos bastones 41 y 42 de tres canales cada uno,
dependiendo del número de grados de libertad activos del
manipulador. Los bastones 41 y 42 pueden disponerse de cualquier
forma sobre el sistema de guiado 5. Los canales del bastón 41
pueden guiar cada uno de los tres grados de libertad de posición
del brazo manipulador 3, según el sistema de ejes 43. Los canales
del bastón 41 pueden asignarse a los ejes del sistema 43 como se
indica, por ejemplo, en 48. Los canales del bastón 42 pueden guiar
cada uno de los grados de libertad de orientación de la carga,
según el sistema de ejes 43. Los canales del bastón 42 pueden
asignarse a los ejes del sistema 43 como se indica, por ejemplo, en
49.
El manipulador 3 puede disponer o no de un
sistema de nivelación 6 que consiste en un par de inclinómetros o
dispositivos equivalentes que miden la inclinación de dos ejes
perpendiculares entre sí y que se disponen sobre la pinza 38. Este
sistema permite al operario colocar la carga perfectamente
nivelada y perpendicular al suelo. Puede disponerse de dos modos de
funcionamiento: nivelación pasiva o activa. En la nivelación pasiva
el operario pulsa el botón de nivelación 50 y el controlador del
manipulador 4 indica al operario, a través de cualquiera de los
dispositivos de salida, el estado de la nivelación y
perpendicularidad, para que el operario realice con el sistema de
guiado 5 las correcciones necesarias. En la nivelación activa, el
operario pulsa el botón de nivelación 50 y el controlador del
manipulador 4 realiza de forma automática los movimientos
necesarios para situar la carga en posición nivelada y
perpendicular al suelo. El botón 50, u otro similar, puede en su
caso detener también el movimiento de nivelación automático.
Sobre el controlador del manipulador 4 se dispone
de un panel de control 44 como sistema de comunicación con el
operario. Sus elementos básicos serán:
\bullet Bastón de control de dirección de la
plataforma 14.
\bullet Botón de arranque del sistema 45.
\bullet Botón de liberación de la sujeción al
techo 46.
Este elemento de salida está formado por al menos
unos de los siguientes elementos:
- \bullet
- Un altavoz que avisa al operario de la normalidad de la operación o de los diferentes errores de funcionamiento mediante la emisión de sonidos de diferentes frecuencias y diferente duración.
- \bullet
- Indicadores luminosos o lámparas para indicar al operario el correcto funcionamiento o, bien, errores de funcionamiento si los hubiera mediante el encendido y apagado de los correspondientes indicadores y lámparas.
- \bullet
- Un visualizador alfanumérico para indicar al operario el correcto funcionamiento o, bien, errores de funcionamiento si los hubiera mediante códigos alfanuméricos.
- \bullet
- Un monitor sobre el que se indica información referente al funcionamiento del sistema.
El procedimiento de trabajo es el siguiente:
- 1.
- Las diversas partes en que se divide el sistema completo se introducen dentro del lugar de trabajo.
- 2.
- El operario ensambla convenientemente las partes necesarias para fijar la columna 16 y la plataforma 9 entre el techo 7 y el suelo 8 con ayuda del cilindro 17 en el primer emplazamiento requerido. Posteriormente, ensambla convenientemente el manipulador 3.
- 3.
- Una vez fijado y ensamblado el manipulador 3, el operario pulsa el botón de arranque 45 del sistema situado sobre el panel de control 44.
- 4.
- En estas circunstancias, el operario puede guiar el manipulador 3 utilizando los bastones 41 y 42 hasta acercarlo a la carga que precise recoger.
- 5.
- Una vez centrada la pinza 38 en la carga se acciona el cierre manual 40 (o bien se acciona el motor pertinente 39).
- 6.
- Con la carga sujeta firmemente el operario puede levantarla, orientarla adecuadamente y desplazarla hasta el punto de instalación utilizando los bastones 41 y 42.
- 7.
- El operario puede guiar el manipulador 3 con movimientos precisos hasta colocar la carga en el lugar indicado.
- 8.
- En esta situación, una vez fijada la carga, se puede liberar ésta, liberando el cierre manual 40 o accionando el motor 39, y el manipulador 3 queda listo para repetir la operación.
- 9.
- Cuando en un emplazamiento el manipulador 3 no puede alcanzar más cargas se procede a mover el sistema 1 a un nuevo emplazamiento. Para ello el operario da la orden de liberación del elemento de sujeción (formado por el cilindro telescópico 17 y el disco 18) pulsando el botón de liberación de la sujeción al techo 46.
- 10.
- Antes de liberar el anclaje, el manipulador 3 debe moverse hasta una posición en la que se garantice que el centro de gravedad de todo el sistema esté dentro del polígono de apoyo formado por las tres o cuatro ruedas 10 de la plataforma 9. Cuando el anclaje sea manual, el operario debe llevar el manipulador hasta esa posición de equilibrio. Cuando el sistema de anclaje sea automático, el controlador 4 posicionará automáticamente el manipulador en la posición de equilibrio.
- 11.
- Después de realizarse este movimiento de seguridad el sistema pone automáticamente en funcionamiento el motor 19 que baja el cilindro 17. Al final de esta acción el operario puede desplazar la plataforma utilizando el bastón de control de la dirección de la plataforma 14, o desplazar la plataforma 9 empujando sobre el asa 15.
- 12.
- Cuando el robot está en su nuevo emplazamiento el operario pulsa el botón de arranque del sistema 45 con lo que el motor del cilindro 19 desplaza éste hasta que el disco 18 realice una fuerza determinada contra el techo 7. El sensor detector de techo 20 informa al controlador del manipulador 4 cuando se alcanza la fuerza requerida. En estas circunstancias el manipulador está listo para ser guiado por el operario.
Figura 1. Vista global del sistema móvil de
manipulación
Figura 2. Vista del bastidor móvil
Figura 3. Vista del manipulador
Figura 4. Vista del controlador, pinza y sistema
de guiado y sistema de nivelación
Figura 5. Elementos del sistema móvil de
manipulación
Figura 6. Sistemas de referencia del
procedimiento de guiado y sistema de nivelación
- 1.
- Sistema móvil de manipulación
- 2.
- Bastidor móvil
- 3.
- Manipulador
- 4.
- Controlador del manipulador
- 5.
- Sistema de guiado del manipulador
- 6.
- Sistema de nivelación
- 7.
- Techo
- 8.
- Suelo
- 9.
- Plataforma
- 10.
- Rueda
- 11.
- Eje de orientación de la rueda
- 12.
- Motor director de la rueda
- 13.
- Motor tractor de la rueda
- 14.
- Bastón de control de la dirección de la plataforma
- 15.
- Asa de la plataforma
- 16.
- Columna
- 17.
- Cilindro telescópico
- 18.
- Disco
- 19.
- Motor del cilindro
- 20.
- Sensor detector del techo
- 21.
- Articulación prismática vertical
- 22.
- Brazo horizontal
- 23.
- Guía lineal
- 24.
- Carro
- 25.
- Motor de la articulación prismática
- 26.
- Primera articulación rotatoria
- 27.
- Motor de la primera articulación rotatoria
- 28.
- Primer eslabón
- 29.
- Segunda articulación rotatoria
- 30.
- Motor de la segunda articulación rotatoria
- 31.
- Segundo eslabón
- 32.
- Tercera articulación rotatoria
- 33.
- Motor de la tercera articulación rotatoria
- 34.
- Muñeca
- 35.
- Dispositivo de orientación
- 36.
- Primer motor del dispositivo de orientación
- 37.
- Segundo motor del dispositivo de orientación
- 38.
- Pinza
- 39.
- Motor de cierre de pinza
- 40.
- Cierre manual
- 41.
- Bastón del brazo
- 42.
- Bastón de la muñeca
- 43.
- Sistema de ejes de guiado
- 44.
- Panel de control del manipulador
- 45.
- Botón de arranque del sistema
- 46.
- Botón de liberación de la sujeción al techo
- 47.
- Sistema de salida de datos
- 48.
- Asignación de los ejes del bastón del brazo 41 a los ejes del sistema de referencia 43
- 49.
- Asignación de los ejes del bastón del brazo 42 a los ejes del sistema de referencia 43
- 50.
- Botón de nivelación activa
El sistema móvil de manipulación 1 consta de un
bastidor móvil 2, un manipulador 3, un controlador 4, un sistema
de guiado del manipulador 5 y un sistema de nivelación de la carga
6.
El bastidor móvil 2 está compuesto de una
plataforma 9 con cuatro ruedas 10. Cada rueda 10 está unida a la
plataforma 9 mediante un eje pasivo 11 que permita un giro de 360
grados. La plataforma 9 dispone de un asa 15 que permite al
operario, utilizando su propia fuerza, desplazar el bastidor móvil
2.
Sobre la plataforma 9 se dispone el controlador
4, basado en un microprocesador, que recoge todas las señales
eléctricas provenientes de todos los sensores y dispositivos
eléctricos, las filtra convenientemente, las interpreta y se las
proporciona a los algoritmos de guiado y control del manipulador 3
que son los encargados de generar las consignas adecuadas a los
motores.
Sobre la plataforma 9, como parte del bastidor
móvil 2, se dispone de una columna 16 que termina en un elemento
de sujeción formado por un cilindro eléctrico 17 y un disco 18. El
cilindro eléctrico 17 se desplaza verticalmente mediante un motor
19 y presionando el disco 18 contra el techo 7 fija firmemente la
columna 16 y la plataforma 9 entre el techo 7 y el suelo 8. El
cilindro 17, accionado por el motor 19 dispone de un sensor de
corriente 20 que corta la alimentación cuando el cilindro 17
realiza una determinada fuerza contra el techo 7.
Sobre la columna 16 se dispone el manipulador 3
que consta una articulación prismática formada por una guía lineal
23 con un sistema piñón-cremallera sobre la que se
desplaza un carro 24 mediante la acción de un motor 25 con su
correspondiente sensor de posición.
Sobre el carro 24 se dispone de una articulación
rotatoria 26 accionada por un motor 27 con su correspondiente
sensor de posición. La articulación rotatoria 26 está unida al
carro 24 y el eje de salida está unido a un eslabón formado por un
cilindro hueco y recto (en el caso de este ejemplo de aplicación)
28.
El eslabón 28 finaliza en una articulación
rotatoria 29 accionada por un motor 30 con su correspondiente
sensor de posición. El eje de salida de dicha articulación se une a
un extremo de un eslabón 31 cilíndrico hueco y curvado que termina
en una articulación rotatoria 32 accionada por un motor 33 con su
correspondiente sensor de posición.
Este motor 33 es capaz de desplazar, alrededor de
un eje vertical, un dispositivo de orientación 35 formado por dos
motores 36 y 37, que con sus correspondientes sensores de
posición, proporciona dos movimientos independientes de cabeceo y
balanceo. Estos dos motores 36 y 37 están acoplados de manera que
el movimiento simultáneo de los motores produce cada uno de los
movimientos independientes, dependiendo de que la rotación de los
motores 36 y 37 sea en el mismo sentido o en sentido opuesto.
La salida del dispositivo 35 está unida al
elemento terminal formado por una pinza 38 basada en un sistema de
palancas de primer género accionada por un dispositivo de cierre
manual 40.
Sobre el brazo se dispone el sistema de guiado 5.
Está formado por dos bastones 41 y 42 de tres canales cada uno
montados en posición inversa. Los canales del bastón 41 guían cada
uno de los tres grados de libertad de posición del brazo manipulador
3 según el sistema de ejes 43, como se indica en 48. Los canales
del bastón 42 guían cada uno de los grados de libertad de
orientación de la carga, según el sistema de ejes 43, como se
indica en 49.
Sobre el controlador del manipulador 4 se dispone
de un panel de control 44 como sistema de comunicación con el
operario con los siguientes elementos:
\bullet Botón de arranque del sistema 45.
\bullet Botón de liberación de la sujeción al
techo 46.
\bullet Altavoz 47.
El altavoz 47 emite sonidos avisando al operario
de la normalidad de la operación o de los diferentes errores de
funcionamiento.
El procedimiento de trabajo es el siguiente:
- 1.
- Las diversas partes en que se divide el sistema completo se introducen dentro del lugar de trabajo.
- 2.
- El operario fija la columna 16 y la plataforma 9, del bastidor móvil 2, entre el techo 7 y el suelo 8, con ayuda del cilindro, 17 en el primer emplazamiento requerido. Posteriormente, ensambla convenientemente el manipulador 3.
- 3.
- Una vez fijado y ensamblado el sistema 1, el operario pulsa el botón de arranque 45 del sistema situado sobre el panel de control 44.
- 4.
- En estas circunstancias, el operario puede guiar el manipulador 3 utilizando los bastones 41 y 42 hasta acercarlo al panel que precise recoger.
- 5.
- Una vez centrada la pinza 38 en el panel se acciona el cierre manual 40.
- 6.
- Con el panel sujeto firmemente el operario puede levantarlo, orientarlo adecuadamente y desplazarlo hasta el punto de instalación utilizando los bastones 41 y 42.
- 7.
- El operario puede guiar el manipulador 3 con movimientos precisos hasta colocarlo en el lugar indicado.
- 8.
- En esta situación, una vez fijado el panel, se puede liberar éste, liberando el cierre manual 40. En estas circunstancias, el manipulador 3 queda listo para repetir la operación.
- 9.
- Cuando en un emplazamiento del sistema 1 no se puedan instalar más paneles se procede a mover el sistema 1 a un nuevo emplazamiento. Para ello, el operario da la orden de liberación del elemento de sujeción (formado por el cilindro telescópico 17 y el disco 18) pulsando el botón de liberación de la sujeción al techo 46.
- 10.
- Antes de liberar el anclaje, el manipulador 3 se mueve automáticamente (sin ayuda del operario hasta una posición en la que se garantice que el centro de gravedad de todo el sistema esté dentro de polígono de apoyo formado por las cuatro ruedas 10 de la plataforma 9.
- 11.
- Después de realizarse este movimiento de seguridad el sistema pone automáticamente en funcionamiento el motor 19 que baja el cilindro 17. Al final de esta acción el operario puede desplazar la plataforma 9 empujando sobre el asa 15.
- 12.
- Cuando el robot está en su nuevo emplazamiento el operario pulsa el botón de arranque del sistema 45 con lo que el motor del cilindro 19 desplaza éste hasta que el disco 18 realice una fuerza determinada contra el techo 7. El sensor detector de techo 20 informa al controlador del manipulador 4 cuando se alcanza la fuerza requerida. En estas circunstancias el manipulador está listo para ser guiado de nuevo por el operario.
Claims (12)
1. Sistema móvil de manipulación para uso en
entornos industriales y de servicios que asista a los operarios en
la manipulación e instalación de objetos pesados,
caracterizado porque consta de un bastidor móvil, un
manipulador, un controlador, un sistema de guiado del manipulador
y un sistema de nivelación de la carga.
2. Un dispositivo como el descrito en la
reivindicación 1 se caracteriza por el hecho de que puede
desensamblarse fácilmente en elementos suficientemente ligeros para
ser manejados por operarios manualmente o mediante el uso de
elevadores sencillos, para su correcta instalación en los lugares
de trabajo.
3. Un dispositivo como el descrito en las
reivindicaciones 1 y 2 se caracteriza por el hecho de que
la plataforma dispone de al menos tres ruedas pasivas o
motorizadas.
4. Un dispositivo como el descrito en las
reivindicaciones 1 a 3 se caracteriza por disponer de un
brazo articulado de tres, cuatro, cinco o seis movimientos
independientes (grados de libertad). Al menos tres de estos
movimientos independientes estarán accionados por motores.
5. Un dispositivo como el descrito en las
reivindicaciones 1 a 4 se caracteriza por el hecho de que
el brazo articulado termina en una pinza, de cierre manual o
automático, habilitada para coger los elementos objeto de la
manipulación.
6. Un dispositivo como el descrito en las
reivindicaciones 1 a 5 se caracteriza por el hecho de
disponer de un dispositivo de anclaje al techo que permite fijar
firmemente el manipulador entre el techo y el suelo de manera que
pueda manejar las cargas sin peligro de volteo del manipulador.
Este dispositivo de anclaje puede ser manual o automático y puede
estar asistido por sensores indicadores del correcto anclaje.
7. Un dispositivo como el descrito en las
reivindicaciones 1 a 6 se caracteriza por el hecho de que
antes de liberar el anclaje al techo el brazo manipulador debe
estar en una posición predeterminada de manera que el sistema se
mantenga estable sobre la plataforma una vez liberado el anclaje
al techo. Cuando el anclaje/liberación sea automático, el brazo se
situará automáticamente en el punto estable predeterminado.
8. Un dispositivo como el descrito en las
reivindicaciones 1 a 7 se caracteriza por el hecho de
disponer de un sistema de guiado del brazo articulado formado por
al menos un bastón o dispositivo equivalente. Este dispositivo
tendrá tantos canales como movimientos activos (número de motores)
tenga el brazo manipulador. Cada canal del dispositivo dirigirá un
motor o grado de libertad del brazo manipulador. El operario, con
ayuda de este dispositivo, puede guiar el extremo del brazo (pinza)
hasta posicionarlo en los puntos deseados.
9. Un dispositivo como el descrito en las
reivindicaciones 1 a 8 se caracteriza por el hecho de que
cuando el sistema no está anclado al techo y el brazo articulado
está en la posición estable predeterminada, el operario puede
cambiar el emplazamiento del manipulador empujando sobre el asa de
la plataforma o, bien, de forma automática mediante un bastón o
elemento similar situado sobre el panel de control.
10. Un dispositivo como el descrito en las
reivindicaciones 1 a 9 se caracteriza por disponer de un
controlador basado en un microprocesador que recoge las señales
eléctricas de todos los sensores, las filtra, las analiza y en
función de los algoritmos de guiado y control genera las señales
para coordinación de los motores.
11. Un dispositivo como el descrito en las
reivindicaciones 1 a 10 se caracteriza por disponer de al
menos un sensor de nivel (inclinómetro) que indica al operario o al
controlador la horizontalidad y/o verticalidad de la pinza.
12. Un dispositivo como el descrito en las
reivindicaciones 1 a 11 se caracteriza por el hecho de que
el operario puede ordenar, a través del sistema de guiado, que el
controlador del manipulador coloque la carga perfectamente
vertical.
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