ES2206038B1

ES2206038B1 - Sistema de manipulacion de cargas mediante guiado.

Info

Publication number: ES2206038B1
Application number: ES200202196A
Authority: ES
Inventors: Pablo Gonzalez De Santos; Maria Antonia Jimenez Ruiz; Joaquin Estremera Rodrigo; Jose Antonio Galvez Griso; Manuel Angel Armada Rodriguez; Salvador Ros Torrecilla
Original assignee: Consejo Superior de Investigaciones Cientificas CSIC
Current assignee: Consejo Superior de Investigaciones Cientificas CSIC
Priority date: 2002-09-27
Filing date: 2002-09-27
Publication date: 2005-07-16
Anticipated expiration: 2022-09-27
Also published as: WO2004028754A1; AU2003268956A1; ES2206038A1; WO2004028754B1

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.

Sector de la técnica

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.

Estado de la técnica

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.

Descripción de la invención Breve descripción de la invención

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.

Descripción detallada de la invención

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:

Elementos de entrada de datos

\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.

Elemento de salida de datos 47

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.

Descripción detallada de los dibujos

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

Ejemplo de realización de la invención

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:

Elementos de entrada

\bullet Botón de arranque del sistema 45.

\bullet Botón de liberación de la sujeción al techo 46.

Elemento de salida

\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:

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

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.