ES2959051A1 - ROBOTIC DEVICE WITH EXTENSIBLE ARM - Google Patents
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Abstract
Dispositivo robótico con brazo extensible. La invención proporciona un dispositivo robótico que comprende un cuerpo principal (10) con un carrete (2) y un elemento extensible, caracterizado por que el elemento extensible comprende una pletina (1) con un primer extremo anclado en el centro del carrete y un segundo extremo. También comprende un elemento de extremo (3) con una entrada de pletina (4) para recibir la pletina, una guía (5) para modificar la orientación de la pletina y una salida de pletina (6) para despedir la pletina en una dirección de salida que forma entre 150º y 210° con respecto a la dirección de recepción. Por último, comprende un punto de fijación (7) situado en el cuerpo principal (10), donde se ancla el segundo extremo de la pletina (1) una vez ha salido por la salida de pletina del elemento de extremo. El dispositivo robótico comprende adicionalmente un elemento de extracción (8), configurado para enrollar y desenrollar la pletina.Robotic device with extendable arm. The invention provides a robotic device that comprises a main body (10) with a reel (2) and an extendable element, characterized in that the extendable element comprises a plate (1) with a first end anchored in the center of the reel and a second extreme. It also comprises an end element (3) with a plate inlet (4) to receive the plate, a guide (5) to modify the orientation of the plate and a plate outlet (6) to dismiss the plate in a direction of output that forms between 150º and 210° with respect to the reception direction. Finally, it comprises a fixing point (7) located in the main body (10), where the second end of the plate (1) is anchored once it has exited through the plate outlet of the end element. The robotic device additionally comprises an extraction element (8), configured to roll and unroll the plate.
Description
DESCRIPCIÓNDESCRIPTION
DISPOSITIVO ROBÓTICO CON BRAZO EXTENSIBLEROBOTIC DEVICE WITH EXTENDABLE ARM
CAMPO TÉCNICO DE LA INVENCIÓNTECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
La invención pertenece al campo de los dispositivos robóticos que tienen uno o más brazos extensibles, cuya longitud puede ser incrementada o disminuida de manera controlada. The invention belongs to the field of robotic devices that have one or more extendable arms, the length of which can be increased or decreased in a controlled manner.
ESTADO DE LA TÉCNICASTATE OF THE TECHNIQUE
A la hora de diseñar manipuladores industriales, es necesario que incorporen brazos extensibles y retraíbles. Existen diversas maneras de obtener este efecto. El más conocido es la disposición de dispositivos telescópicos, bien mediante perfiles de sección cilíndrica concéntricos (con radios cada vez más pequeños a medida que un perfil se encuentra dentro de otro) o bien mediante mecanismos de tijera. En ambos casos, existen una serie de problemas asociados inherentemente a la mecánica utilizada. En primer lugar, cabe mencionar la reducción de sección del brazo manipulador, lo que puede ser perjudicial en algunas aplicaciones. Por otro lado, estos mecanismos conllevan la presencia de una serie de partes móviles, con su consecuente necesidad de ajuste y requisitos de fabricación, junto con la posibilidad de que pueden dar lugar a fallos durante su funcionamiento. Por último, en muchos de ellos existe una "longitud mínima” que no es posible evitar, debido al apilamiento de los elementos que forman estos sistemas. When designing industrial manipulators, it is necessary that they incorporate extendable and retractable arms. There are several ways to obtain this effect. The best known is the arrangement of telescopic devices, either through concentric cylindrical section profiles (with increasingly smaller radii as one profile is inside another) or through scissor mechanisms. In both cases, there are a series of problems inherently associated with the mechanics used. First of all, it is worth mentioning the reduction in section of the manipulator arm, which can be detrimental in some applications. On the other hand, these mechanisms involve the presence of a series of moving parts, with their consequent need for adjustment and manufacturing requirements, together with the possibility that they may give rise to failures during operation. Finally, in many of them there is a "minimum length" that cannot be avoided, due to the stacking of the elements that make up these systems.
Como alternativa a estas dos alternativas se han investigado nuevos mecanismos para proporcionar esta capacidad de extensión basados en elementos individuales que se rigidizan mediante un elemento común como, por ejemplo, el que se divulga en JP5317362B2. As an alternative to these two alternatives, new mechanisms have been investigated to provide this extension capacity based on individual elements that are stiffened by a common element such as, for example, the one disclosed in JP5317362B2.
La presente invención proporciona una manera alternativa de solucionar este problema técnico mediante la provisión de un dispositivo robótico con brazo extensible. The present invention provides an alternative way to solve this technical problem by providing a robotic device with an extendable arm.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓNDESCRIPTION OF THE INVENTION
Tal y como se ha indicado, la presente invención proporciona una solución para este problema mediante según la reivindicación 1. Las realizaciones preferidas de la invención se definen en las reivindicaciones dependientes. As indicated, the present invention provides a solution to this problem according to claim 1. Preferred embodiments of the invention are defined in the dependent claims.
A menos que se defina lo contrario, todos los términos (incluidos los términos técnicos y científicos) utilizados en el presente documento deben interpretarse como es habitual en la técnica. Se entenderá además que los términos de uso común también deben interpretarse como es habitual en la técnica correspondiente y no en un sentido idealizado o excesivamente formal, a menos que se definan expresamente en el presente documento. Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used herein should be construed as is customary in the art. It will further be understood that commonly used terms should also be interpreted as is customary in the relevant art and not in an idealized or overly formal sense, unless expressly defined herein.
En este texto, el término "comprende" y sus derivaciones (como "comprendiendo", etc.) no deben entenderse en un sentido excluyente; es decir, estos términos no deben interpretarse como excluyentes de la posibilidad de que lo descrito y definido pueda incluir otros elementos, pasos, etc. In this text, the term "comprehends" and its derivations (such as "understanding", etc.) should not be understood in an exclusive sense; That is, these terms should not be interpreted as excluding the possibility that what is described and defined may include other elements, steps, etc.
En un primer aspecto inventivo, la invención proporciona un dispositivo robótico que comprende un cuerpo principal con un carrete y un elemento extensible, caracterizado por que el elemento extensible comprende In a first inventive aspect, the invention provides a robotic device comprising a main body with a reel and an extensible element, characterized in that the extensible element comprises
una pletina con una longitud al menos 50 veces mayor que su anchura y una anchura al menos 10 veces mayor que su espesor, teniendo la pletina un primer extremo anclado en el centro del carrete y un segundo extremo a strip with a length at least 50 times greater than its width and a width at least 10 times greater than its thickness, the strip having a first end anchored in the center of the reel and a second end
un elemento de extremo, que comprende una entrada de pletina configurada para recibir la pletina en una dirección de recepción, una guía configurada para modificar la orientación de la pletina y una salida de pletina configurada para despedir la pletina en una dirección de salida que forma entre 150° y 210° con respecto a la dirección de recepción un punto de fijación situado en el cuerpo principal, donde se ancla el segundo extremo de la pletina una vez ha salido por la salida de pletina del elemento de extremo donde el dispositivo robótico comprende adicionalmente un elemento de extracción, configurado para enrollar y desenrollar la pletina. an end element, comprising a deck input configured to receive the deck in a receiving direction, a guide configured to modify the orientation of the deck and a deck outlet configured to eject the deck in an output direction forming between 150° and 210° with respect to the reception direction a fixing point located in the main body, where the second end of the plate is anchored once it has exited through the plate exit of the end element where the robotic device additionally comprises an extraction element, configured to roll and unroll the plate.
La pletina metálica suele estar provista en forma de cinta, de una configuración similar a la de una cinta métrica. Un primer extremo está anclado al centro de un carrete, de modo que la pletina se enrolla alrededor de sí misma, hasta dejar un segundo extremo que sale del carrete hacia el elemento de extremo. En dicho elemento de extremo entra por la entrada de pletina, gira en la guía y sale por la salida de pletina hasta anclarse en el punto de fijación situado en el cuerpo principal. The metal plate is usually provided in the form of a tape, with a configuration similar to that of a measuring tape. A first end is anchored to the center of a reel, so that the plate wraps around itself, leaving a second end that exits the reel towards the end element. In said end element, it enters through the plate entrance, rotates in the guide and exits through the plate exit until anchoring at the fixing point located on the main body.
De este modo, se obtiene un brazo extensible, ya que el elemento de extremo se aleja o se acerca del cuerpo principal en función de lo enrollada o desenrollada que esté la pletina. In this way, an extendable arm is obtained, since the end element moves away from or closer to the main body depending on how rolled or unrolled the plate is.
No son necesarios elementos telescópicos ni de tijera para realizar dicha extensión, por lo que no se tendrían en este caso las desventajas asociadas a estos sistemas. Telescopic or scissor elements are not necessary to carry out said extension, so in this case the disadvantages associated with these systems would not be experienced.
En realizaciones particulares, la pletina está fabricada en material metálico. In particular embodiments, the plate is made of metallic material.
Para la presente invención, no es obligatorio que la pletina sea metálica, ya que puede estar fabricada en cualquier tipo de material que soporte las cargas de flexión y que tenga la elasticidad suficiente para volver a su estado después de aplanarse. Diversos plásticos y materiales compuestos son adecuados para ello, pero los metales típicos (aluminio, acero) son especialmente adecuados para esta misión. For the present invention, it is not mandatory that the plate be metallic, since it can be made of any type of material that supports bending loads and has sufficient elasticity to return to its state after flattening. Various plastics and composite materials are suitable for this, but typical metals (aluminum, steel) are particularly suitable for this mission.
En realizaciones particulares, la pletina tiene una distribución anisótropa de momento flector. In particular embodiments, the plate has an anisotropic bending moment distribution.
Esta distribución anisótropa de momento flector hace que la pletina resista mucha más longitud sin doblarse por su propio peso. Debido a la disposición de la invención, en la que la pletina tiene una primera porción y una segunda porción enfrentada a la primera, se refuerza esta resistencia, de modo que pueda extenderse grandes longitudes sin doblarse ante su peso. This anisotropic distribution of bending moment makes the plate resist much longer without bending under its own weight. Due to the arrangement of the invention, in which the plate has a first portion and a second portion facing the first, this resistance is reinforced, so that it can extend great lengths without bending under its weight.
En realizaciones particulares, la entrada de pletina comprende una primera ranura con curvatura y la salida de pletina comprende una segunda ranura con curvatura, de modo que la curvatura de la primera y segunda ranuras provoca que la pletina, al entrar en la entrada de pletina, tenga una cara cóncava que queda enfrentada a una cara cóncava de la pletina que sale por la salida de pletina. In particular embodiments, the deck inlet comprises a first slot with curvature and the deck outlet comprises a second slot with curvature, so that the curvature of the first and second slots causes the deck, upon entering the deck inlet, has a concave face that faces a concave face of the plate that comes out of the plate outlet.
Existe una primera porción de pletina desde el carrete hasta la entrada del elemento de extremo y una segunda porción de pletina desde la salida del elemento de extremo hasta el punto de fijación. La primera porción y la segunda porción, cuando la distancia entre la salida del carrete y el punto de fijación es similar a la distancia entre la entrada de pletina y la salida de pletina, quedan paralelas. Para obtener una mayor rigidez en el manejo del dispositivo robótico, la primera y la segunda porción de la pletina están curvadas, como en el caso de una cinta métrica. La curvatura está enfrentada, de modo que la parte cóncava de la primera porción está enfrentada a la parte cóncava de la segunda porción. There is a first portion of the plate from the reel to the inlet of the end element and a second portion of the plate from the outlet of the end element to the attachment point. The first portion and the second portion, when the distance between the reel outlet and the fixing point is similar to the distance between the deck inlet and the deck outlet, remain parallel. To obtain greater rigidity in handling the robotic device, the first and second portions of the plate are curved, as in the case of a measuring tape. The curvature is facing each other, so that the concave part of the first portion is facing the concave part of the second portion.
De este modo, desde fuera se ven secciones convexas, simulando un tubo hueco que tiene una discontinuidad (ya que, por lo general, la curvatura no es tal que las dos porciones de pletina lleguen a tocarse). Esto es ventajoso desde el punto de vista de rigidez y manejo. In this way, convex sections are seen from the outside, simulating a hollow tube that has a discontinuity (since, generally, the curvature is not such that the two portions of the plate touch). This is advantageous from a rigidity and handling point of view.
En realizaciones particulares, el punto de fijación tiene la misma curvatura que la segunda ranura. In particular embodiments, the attachment point has the same curvature as the second slot.
De este modo, la curvatura durante toda la segunda porción de pletina puede ser constante, ya que no hay ningún elemento que la haga variar entre las condiciones de contorno impuestas por el punto de fijación y por la segunda ranura. In this way, the curvature throughout the entire second portion of the plate can be constant, since there is no element that makes it vary between the boundary conditions imposed by the fixing point and the second slot.
En realizaciones particulares, el dispositivo robótico comprende adicionalmente un elemento de conducción, configurado para recibir la pletina al salir del cuerpo principal, comprendiendo el elemento de conducción una ranura de conducción con una curvatura, para dotar de curvatura a la pletina a medida que atraviesa dicho elemento de conducción. In particular embodiments, the robotic device additionally comprises a driving element, configured to receive the plate as it exits the main body, the driving element comprising a driving slot with a curvature, to provide curvature to the plate as it passes through said driving element.
En realizaciones particulares, el elemento de extracción está configurado para actuar sobre el carrete, provocando su giro. En realizaciones alternativas, el elemento de extracción está configurado para actuar sobre la pletina, mediante tracción o compresión. In particular embodiments, the extraction element is configured to act on the spool, causing it to rotate. In alternative embodiments, the extraction element is configured to act on the plate, by means of traction or compression.
Existen numerosas maneras de conseguir que la pletina salga o entre en el carrete. Una de ellas es actuar sobre el propio carrete, confiando que la tensión de la pletina hará que salga o se introduzca, mientras que la otra opción es actuar sobre la propia pletina, tirando de ella o empujándola. There are numerous ways to get the tape onto or off the reel. One of them is to act on the reel itself, trusting that the tension of the plate will cause it to come out or be inserted, while the other option is to act on the plate itself, pulling or pushing it.
En realizaciones particulares, el elemento de extracción comprende un primer rodillo y un segundo rodillo, situado cada uno en contacto con una zona de la pletina, siendo la zona de contacto de un rodillo opuesta a la zona de contacto del otro rodillo. In particular embodiments, the extraction element comprises a first roller and a second roller, each located in contact with an area of the plate, the contact area of one roller being opposite to the contact area of the other roller.
Una manera de conseguir este control de la longitud del brazo es mediante unos rodillos, situados uno en contacto con una de las caras de la pletina y otro en contacto con la cara opuesta. Al realizar un movimiento de giro coordinado, cada uno en un sentido, a la misma velocidad, la pletina será arrastrada hacia dentro o hacia fuera, dependiendo de los sentidos de giro de los rodillos. One way to achieve this control of the length of the arm is by means of rollers, one placed in contact with one of the faces of the plate and the other in contact with the opposite face. By performing a coordinated turning movement, each in one direction, at the same speed, the plate will be dragged in or out, depending on the directions of rotation of the rollers.
En realizaciones particulares, el dispositivo robótico comprende adicionalmente un mecanismo de tensión que presiona el segundo rodillo contra la pletina para asegurar su contacto. In particular embodiments, the robotic device additionally comprises a tension mechanism that presses the second roller against the plate to ensure its contact.
Una manera de conseguir esta actuación es mediante la tensión de uno de los rodillos contra la pletina (y por tanto contra el otro rodillo, que permanece en una posición fija al otro lado de la pletina), de modo que se asegure el contacto, y por tanto, el rozamiento, entre ambos rodillos y la pletina. One way to achieve this performance is by tensioning one of the rollers against the plate (and therefore against the other roller, which remains in a fixed position on the other side of the plate), so that contact is ensured, and therefore, the friction between both rollers and the plate.
En realizaciones particulares, el dispositivo robótico comprende adicionalmente un muelle de torsión que actúa sobre el carrete. In particular embodiments, the robotic device additionally comprises a torsion spring acting on the reel.
De este modo, el carrete tiene su propia inercia de tensión para recoger la pletina, mientras que un elemento de compensación (como pueden ser los propios rodillos, por ejemplo) mantendrían la posición de la pletina, para evitar que el muelle la recoja involuntariamente. In this way, the reel has its own tension inertia to pick up the plate, while a compensation element (such as the rollers themselves, for example) would maintain the position of the plate, to prevent the spring from picking it up involuntarily.
En realizaciones particulares, el dispositivo robótico comprende adicionalmente un sistema electrónico de alimentación y control destinado a gestionar el movimiento del elemento de extracción. En realizaciones particulares, el sistema electrónico de alimentación y control comprende un motor o motorreductor y sólo uno. In particular embodiments, the robotic device additionally comprises an electronic power and control system intended to manage the movement of the extraction element. In particular embodiments, the electronic power and control system comprises one motor or gear motor and only one.
El sistema electrónico puede comprender muchos elementos, pero, en estos casos, sólo un motor, destinado a controlar el giro del primer rodillo, que es el que guía el movimiento, ya que el segundo rodillo, en este caso, permanece libre, con la única misión de presionarse contra la pletina, para asegurar el contacto y, por tanto, el rozamiento. The electronic system can comprise many elements, but, in these cases, only one motor, intended to control the rotation of the first roller, which is what guides the movement, since the second roller, in this case, remains free, with the sole mission of pressing against the plate, to ensure contact and, therefore, friction.
En realizaciones particulares, el cuerpo principal comprende una carcasa que comprende el punto de fijación y dentro de la cual está comprendido el carrete, donde dicha carcasa comprende materiales metálicos y/o plásticos. In particular embodiments, the main body comprises a casing that comprises the fixing point and within which the reel is included, where said casing comprises metallic and/or plastic materials.
En realizaciones particulares, la guía comprende un canal que comprende medios para aplanar la pletina. In particular embodiments, the guide comprises a channel comprising means for flattening the plate.
Este aplanamiento es ventajoso ya que cuando la pletina se encuentra en disposición plana, sin curvatura, ofrece menor resistencia al giro. This flattening is advantageous since when the plate is in a flat position, without curvature, it offers less resistance to rotation.
RESUMEN DE LAS FIGURASSUMMARY OF THE FIGURES
Para completar la descripción, y con el fin de proporcionar una mejor comprensión de la invención, se proporciona un conjunto de dibujos. Dichos dibujos forman parte integrante de la descripción e ilustran una realización de la invención, lo cual no debe interpretarse como una restricción del alcance de la invención, sino sólo como un ejemplo de cómo puede llevarse a cabo la invención. Los dibujos comprenden las siguientes figuras: To complete the description, and in order to provide a better understanding of the invention, a set of drawings is provided. Said drawings form an integral part of the description and illustrate an embodiment of the invention, which should not be construed as a restriction of the scope of the invention, but only as an example of how the invention can be carried out. The drawings include the following figures:
La Figura 1 muestra una vista en perspectiva de un ejemplo particular de un dispositivo robótico de acuerdo con la invención. Figure 1 shows a perspective view of a particular example of a robotic device according to the invention.
La Figura 2 muestra un detalle en la disposición de los rodillos en relación a la pletina, y su movimiento, dentro de un ejemplo particular de un dispositivo robótico de acuerdo con la invención. Figure 2 shows a detail in the arrangement of the rollers in relation to the plate, and their movement, within a particular example of a robotic device according to the invention.
La Figura 3 muestra un ejemplo de aplicación de este dispositivo robótico. Figure 3 shows an example of application of this robotic device.
En estas figuras se han utilizado las siguientes referencias numéricas: In these figures the following numerical references have been used:
1 Pletina 1 Plate
2 Carrete 2 Reel
3 Elemento de extremo 3 End element
4 Entrada de pletina 4 Tape input
5 Guía 5 Guide
6 Salida de pletina 6 Tape output
7 Elemento de conexión 7 Connection element
8 Primer rodillo 8 First roller
9 Segundo rodillo 9 Second roller
10 Cuerpo principal 10 Main body
11 Elemento de conexión 11 Connection element
12 Muelle de tensión 12 Tension spring
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE UN EJEMPLO PARTICULAR DE REALIZACIÓNDETAILED DESCRIPTION OF A PARTICULAR EXAMPLE OF IMPLEMENTATION
Las realizaciones de ejemplo se describen con suficiente detalle como para que el experto en la materia pueda incorporar y poner en práctica los sistemas y procesos aquí descritos. Es importante entender que las realizaciones pueden proporcionarse en muchas formas alternativas y no deben interpretarse como limitadas a los ejemplos aquí expuestos. The exemplary embodiments are described in sufficient detail so that one skilled in the art can incorporate and implement the systems and processes described herein. It is important to understand that embodiments may be provided in many alternative forms and should not be construed as limited to the examples set forth herein.
Por consiguiente, aunque las realizaciones pueden modificarse de diversas maneras y adoptar varias formas alternativas, en los dibujos se muestran realizaciones específicas y se describen en detalle a continuación como ejemplos. No hay intención de limitarse a las formas particulares divulgadas. Por el contrario, deben incluirse todas las modificaciones, equivalentes y alternativas que entren en el ámbito de las reivindicaciones adjuntas. Los elementos de las realizaciones de ejemplo se denotan sistemáticamente con los mismos números de referencia a lo largo de los dibujos y de la descripción detallada, cuando proceda. Accordingly, although the embodiments may be modified in various ways and take various alternative forms, specific embodiments are shown in the drawings and are described in detail below as examples. There is no intention to be limited to the particular forms disclosed. On the contrary, all modifications, equivalents and alternatives that fall within the scope of the attached claims must be included. Elements of the example embodiments are consistently denoted by the same reference numerals throughout the drawings and detailed description, where applicable.
La figura 1 muestra un esquema de funcionamiento de un dispositivo robótico de acuerdo con la invención. Figure 1 shows an operating diagram of a robotic device according to the invention.
El funcionamiento básico de este dispositivo se basa en una pletina metálica 1, la mayor parte de la cual está enrollada en un carrete 2. Este carrete 2 tiene un primer extremo de la pletina metálica anclado a su centro y tiene también un muelle de torsión para tensar la pletina 1. The basic operation of this device is based on a metal strip 1, most of which is wound on a reel 2. This reel 2 has a first end of the metal strip anchored to its center and also has a torsion spring to tighten plate 1.
La pletina metálica 1 es similar a las utilizadas en una cinta métrica. Se trata de una pletina con distribución anisótropa de momento flector, que tiene un espesor de 0.2 mm, una anchura de 19 mm y una longitud de 2 m. The metal plate 1 is similar to those used in a measuring tape. It is a plate with anisotropic bending moment distribution, which has a thickness of 0.2 mm, a width of 19 mm and a length of 2 m.
Esta distribución anisótropa de momento flector viene dada por la curvatura inicial que se le da a la pletina en el momento de su fabricación, que hace que no oponga la misma resistencia ante un momento flector en un sentido o en el contrario. This anisotropic bending moment distribution is given by the initial curvature given to the plate at the time of its manufacture, which means that it does not offer the same resistance to a bending moment in one direction or the opposite.
Esta pletina está enrollada en el carrete 2, y el extremo libre sale del carrete para quedar al alcance de la acción de dos rodillos 8, 9. This strip is wound on reel 2, and the free end extends from the reel to be within reach of the action of two rollers 8, 9.
Una vez que el extremo libre de la pletina ha salido de la acción de los rodillos 8, 9, el extremo libre atraviesa un elemento de conducción 11, situado a la salida del cuerpo principal 10 y fijado a este. La misión de este elemento de conducción 11 es asegurar que la pletina sale del cuerpo principal 10 con la orientación y la curvatura adecuadas, es decir, de manera perpendicular al cuerpo principal (para poder medir bien la distancia a la que se encontrará el elemento de extremo) y con una curvatura que deja la parte convexa hacia arriba y la parte cóncava hacia abajo. Once the free end of the plate has left the action of the rollers 8, 9, the free end passes through a driving element 11, located at the exit of the main body 10 and fixed to it. The mission of this driving element 11 is to ensure that the plate leaves the main body 10 with the appropriate orientation and curvature, that is, perpendicular to the main body (in order to be able to measure the distance at which the driving element will be located). end) and with a curvature that leaves the convex part upwards and the concave part downwards.
A medida que los rodillos vayan extrayendo la pletina del carrete, la longitud de pletina que se encuentra fuera del cuerpo principal 10 será mayor. As the rollers extract the strip from the reel, the length of strip outside the main body 10 will be greater.
Este extremo libre atraviesa un elemento de extremo 3, que comprende una entrada de pletina 4 configurada para recibir la pletina en una dirección de recepción (la dirección que traía al salir del elemento de conducción 11), una guía 5 configurada para modificar la orientación de la pletina y una salida de pletina 6 configurada para despedir la pletina en una dirección de salida que forma 180° con respecto a la dirección de recepción. Es decir, este elemento de extremo recibe el extremo libre de la pletina 1 y le da la vuelta, de modo que la pletina vuelve hacia el cuerpo principal 10 en una dirección paralela a la que traía, pero en sentido contrario. Al final, este extremo de cinta que sale de la salida de pletina 6 se inserta en un elemento de fijación 7 del cuerpo principal, donde queda fijada. This free end passes through an end element 3, which comprises a plate inlet 4 configured to receive the plate in a receiving direction (the direction it came from when leaving the driving element 11), a guide 5 configured to modify the orientation of the deck and a deck outlet 6 configured to eject the deck in an output direction that is 180° with respect to the receiving direction. That is, this end element receives the free end of the plate 1 and turns it around, so that the plate returns towards the main body 10 in a direction parallel to the one it came in, but in the opposite direction. At the end, this end of tape coming out of the plate outlet 6 is inserted into a fixing element 7 of the main body, where it is fixed.
Se obtiene así una configuración en la que la parte de la pletina que se ve fuera del cuerpo principal (desde que sale del elemento de conducción 11 hasta que vuelve a insertarse en el elemento de fijación 7) tiene dos porciones: una primera porción que discurre desde el elemento de conducción 11 hasta la entrada de pletina 4 y una segunda porción que discurre desde la salida de pletina 6 y el elemento de fijación 7. A configuration is thus obtained in which the part of the plate that is seen outside the main body (from the moment it leaves the conduction element 11 until it is reinserted into the fixing element 7) has two portions: a first portion that runs from the conduction element 11 to the plate inlet 4 and a second portion that runs from the plate outlet 6 and the fixing element 7.
Cuando la pletina 1 llega a la entrada de pletina 4, entra con la curvatura definida por la ranura de dicha entrada, pero al llegar a la guía cambia su curvatura hasta hacerse plana, ya que de este modo es más sencillo el giro de 180° que se efectúa al pasar por la guía. When plate 1 reaches the entrance of plate 4, it enters with the curvature defined by the slot of said entry, but when it reaches the guide it changes its curvature until it becomes flat, since in this way the 180° rotation is easier. which is carried out when passing through the guide.
Una vez que la pletina llega a la ranura de la salida de pletina 6 vuelve a tomar una curvatura, de modo que la parte cóncava de esta segunda porción queda justo enfrente de la parte cóncava de la primera porción de pletina. De este modo se obtiene una configuración parecida a la de un tubo hueco, pero con una discontinuidad a los lados. Once the plate reaches the slot of the plate outlet 6, it takes on a curvature again, so that the concave part of this second portion is right in front of the concave part of the first portion of the plate. In this way, a configuration similar to that of a hollow tube is obtained, but with a discontinuity on the sides.
El punto de fijación 7 tiene una ranura con la misma curvatura que la segunda ranura, de modo que la curvatura de esta segunda porción se mantenga controlada y constante. The fixing point 7 has a slot with the same curvature as the second slot, so that the curvature of this second portion is kept controlled and constant.
El movimiento de extensión y retracción del elemento de extremo 3 es producido debido a que el segundo extremo de la pletina se encuentra anclado en el elemento de fijación 7. A medida que más y más pletina es desenrollada del carrete, al estar su segundo extremo fijo, la única opción mecánicamente consistente es que la pieza del elemento de extremo se aleje del cuerpo principal 10. The extension and retraction movement of the end element 3 is produced because the second end of the plate is anchored in the fixing element 7. As more and more plate is unwound from the reel, as its second end is fixed , the only mechanically consistent option is for the end element piece to move away from the main body 10.
Para optimizar el proceso de retracción de la pletina, el carrete va equipado en su interior con un muelle de torsión que ayuda al proceso de enrollado, al igual que ocurre en las cintas métricas o flexómetros. To optimize the retraction process of the plate, the reel is equipped inside with a torsion spring that helps the winding process, just as occurs in measuring tapes or measuring tapes.
La Figura 2 muestra un detalle en la disposición de los rodillos 8, 9 en relación a la pletina 1 y su movimiento. Figure 2 shows a detail of the arrangement of the rollers 8, 9 in relation to the plate 1 and their movement.
Un primer rodillo 8 está destinado a estar en contacto con la cara superior y otro segundo rodillo 9 está destinado a estar en contacto con la cara inferior. Mediante un movimiento coordinado de ambos rodillos, éstos harán que el extremo libre salga del carrete o vuelva a él, dependiendo del sentido de giro. En este caso, el primer rodillo 8 está controlado por un motor que acciona el giro de dicho primer rodillo 8 en un sentido o en otro. Mientras tanto, un muelle de tensión 12 presiona el segundo rodillo 9 contra la pletina, para asegurar que el segundo rodillo 9 permanezca en contacto con la pletina 1 y, por tanto, con el primer rodillo 8, que permanece fijo en su posición (pero no en su giro). En otras realizaciones particulares, otros sistemas de extracción podrían utilizarse, bien porque actúen directamente sobre el carrete, haciéndolo girar en un sentido o en otro, o bien porque actúen sobre la pletina de manera distinta, como por ejemplo con un sistema de bolas en lugar de rodillos. A first roller 8 is intended to be in contact with the upper face and another second roller 9 is intended to be in contact with the lower face. Through a coordinated movement of both rollers, they will cause the free end to leave the reel or return to it, depending on the direction of rotation. In this case, the first roller 8 is controlled by a motor that drives the rotation of said first roller 8 in one direction or the other. Meanwhile, a tension spring 12 presses the second roller 9 against the plate, to ensure that the second roller 9 remains in contact with the plate 1 and, therefore, with the first roller 8, which remains fixed in its position (but not in its turn). In other particular embodiments, other extraction systems could be used, either because they act directly on the reel, making it rotate in one direction or another, or because they act on the plate in a different way, such as with a ball system instead. of rollers.
El primer rodillo 8 se encuentra actuado mediante un único motor o motorreductor que permite controlar la velocidad a la que se extiende el mecanismo, así como la posición en cada instante de tiempo. The first roller 8 is actuated by a single motor or gear motor that allows controlling the speed at which the mechanism extends, as well as the position at each instant of time.
La Figura 3 muestra un ejemplo de aplicación de este dispositivo robótico. En general, distintas realizaciones de la invención pueden aplicarse a multitud de aplicaciones: "pick and place” en industria alimentaria, impresión 3D, sistemas de corte láser o plasma, limpieza de superficies planas, como por ejemplo paneles solares, sistemas automatizados de taladrado y atornillado (por ejemplo en la industria aeroespacial) o ensamblaje de placas de circuito impreso (PCB), entre otras. Figure 3 shows an example of application of this robotic device. In general, different embodiments of the invention can be applied to a multitude of applications: "pick and place" in the food industry, 3D printing, laser or plasma cutting systems, cleaning of flat surfaces, such as solar panels, automated drilling systems and screwing (for example in the aerospace industry) or assembly of printed circuit boards (PCB), among others.
Aunque las aplicaciones descritas ya cuentan con sistemas robóticos que las realizan, la principal ventaja de utilizar el presente dispositivo robótico es la reducción de peso, de consumo energético y el potencial para guardar el sistema robótico en un espacio reducido (como un maletín), lo que ahorra costes asociados a almacenaje, espacio en planta y facilita un rápido despliegue in situ del sistema robótico. Although the applications described already have robotic systems that carry them out, the main advantage of using the present robotic device is the reduction in weight, energy consumption and the potential to store the robotic system in a small space (such as a briefcase), which which saves costs associated with storage, plant space and facilitates rapid on-site deployment of the robotic system.
En esta figura se observa cómo dos dispositivos robóticos sincronizados pueden llevar un efector final a una posición concreta en el espacio y con una orientación concreta, mediante la gestión de cuatro grados de libertad (por cada dispositivo, la rotación de la base 10 y la longitud de extensión de su elemento de extremo 3). De este modo, se consigue, con un elemento muy sencillo y fiable, la automatización en el desplazamiento y orientación del efector final. This figure shows how two synchronized robotic devices can take an end effector to a specific position in space and with a specific orientation, by managing four degrees of freedom (for each device, the rotation of the base 10 and the length extension of its end element 3). In this way, automation in the displacement and orientation of the end effector is achieved with a very simple and reliable element.
Claims (15)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES202230674A ES2959051A1 (en) | 2022-07-21 | 2022-07-21 | ROBOTIC DEVICE WITH EXTENSIBLE ARM |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES202230674A ES2959051A1 (en) | 2022-07-21 | 2022-07-21 | ROBOTIC DEVICE WITH EXTENSIBLE ARM |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2959051A1 true ES2959051A1 (en) | 2024-02-19 |
Family
ID=89900649
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES202230674A Pending ES2959051A1 (en) | 2022-07-21 | 2022-07-21 | ROBOTIC DEVICE WITH EXTENSIBLE ARM |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| ES (1) | ES2959051A1 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3371801A (en) * | 1965-10-06 | 1968-03-05 | Widegren Lars Harald | Extensible jib, mast or the like |
| EP0162343A1 (en) * | 1984-05-07 | 1985-11-27 | Jan Ekman | A device of the kind comprising two telescopically coordinated members |
| EP2075100A1 (en) * | 2006-08-23 | 2009-07-01 | Takashi Saito | Manipulator mechanism |
| EP3260250A1 (en) * | 2016-06-21 | 2017-12-27 | Ansaldo Energia IP UK Limited | Robotic system for confined space operations background |
| JP2021024057A (en) * | 2019-08-07 | 2021-02-22 | Ｋｙｂ−Ｙｓ株式会社 | Expansion device |
-
2022
- 2022-07-21 ES ES202230674A patent/ES2959051A1/en active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3371801A (en) * | 1965-10-06 | 1968-03-05 | Widegren Lars Harald | Extensible jib, mast or the like |
| EP0162343A1 (en) * | 1984-05-07 | 1985-11-27 | Jan Ekman | A device of the kind comprising two telescopically coordinated members |
| EP2075100A1 (en) * | 2006-08-23 | 2009-07-01 | Takashi Saito | Manipulator mechanism |
| EP3260250A1 (en) * | 2016-06-21 | 2017-12-27 | Ansaldo Energia IP UK Limited | Robotic system for confined space operations background |
| JP2021024057A (en) * | 2019-08-07 | 2021-02-22 | Ｋｙｂ−Ｙｓ株式会社 | Expansion device |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| BA2A | Patent application published |
Ref document number: 2959051 Country of ref document: ES Kind code of ref document: A1 Effective date: 20240219 |