Los sensores de Fuerza y Torsión son sensores externos, generalmente intercambiables, utilizados en aplicaciones de fuerza y torsión por el contacto con un objeto.
Estos sensores F/T según sus especificaciones de rendimiento se han usado en varias aplicaciones tales como:
* Inserción de parte robótica
* Desbarbado, pulido y rectificado
* Retroalimentación fuerza/ torsión para manipuladores en un entrono nuclear
* Rehabilitación Física y la investigación de prótesis
* Pruebas de producto, tales como volantes de torsión y prueba de asientos automatizados
Puntos a considerar:
1. Los movimientos generados por el sensor de fuerza afectan o no a la exactitud del posicionamiento del manipulador.
2. La mayoría de los sensores de fuerza de muñeca transforman las fuerzas y los momentos ejercidos en parámetros medibles
3. Aplicaciones sugeridas de los sensores F/T
1.- Los movimientos generados por el sensor dependen la siguiente ecuación:
ResponderEliminarR=pl/A
donde:
R es la resistencia
p la resistividad
l la didtancia entre caras
A área de la cara
De esto se dedice que si puede afectar en la exactitud del posicionamiento del manipulador ya que cada material tiene una determinada sencibilidad y resistividad como por ejemplo:
la del cromo es de 2.5, la del manganeso +0.5, etc.
La mayoría de los sensores de fuerza de muñeca funcionan como transductores para transformar las fuerzas y los momentos ejercidos en la mano en desviaciones o desplazamientos medibles en la muñeca generados por el sensor de fuerza no afecten a la exactitud del posicionamiento del manipulador.
ResponderEliminarEste sistema para medir fuerzas tiene una serie de inconvenientes. Por un lado, los cálculos necesarios para procesar la información que proviene de las muñecas son bastante complejos y requieren un tiempo considerable. Además, cuando la velocidad con la que se mueve el brazo es considerable, resulta díficil poder controlar sus movimientos lo suficientemente rápido como para que no provoque ninguna catastrofe (como el aplastamiento de algún objeto).
3.- Existen varias aplicaciones para este tipo de sensores como por ejemplo:
ResponderEliminarBombas de infusión en electromedicina , máquinas de dialisis,sensado de tensión y compresión , sensado por contacto, etc.
1. Debido a que funcionan como transductores no afectan la exactitud del posicionamiento del manipulador ya que:
ResponderEliminarSon de alta rigidez lo cual amortigua las perturbaciones rápidamente, permitiendo así lecturas exactas.
Tiene baja histéresis y rozamiento interno
Tienen un diseño compacto el cual no registringe el movimiento del manipulador
2.Estos sensores se ubican en la extremidad del brazo del robot y el actuador final, tambien proporcionan información sobre las componentes de la fuerza Fx,Fy y Fz, están constituidas por galgas de deformación, las cuáles miden las deformaciones causadas en la sujeción de la muñeca por fuerzas exteriores. Sin embargo como ya se mencionó los cálculos para procesar la información son complejos y más aún cuando el brazo se mueve lo suficientemente rápido.
Aquí les dejo un link de la posible configuración de un dispositivo de detección utilizando muñecas detectoras.
http://www.dccia.ua.es/dccia/inf/asignaturas/ROB/optativos/Sensores/mu%f1eca.gif
3.Se están utilizando en sistemas neumáticos, hidraúlicos, para indicadores de tensión del alambre, etc.
Para saber si un sensor de fuerza afecta o no a la exactitud del manipulador debemos tener en cuenta que para esto se clasifican a los sensores en general en dos tipos:
ResponderEliminar- Pasivos y
- Activos
Los primeros no agregan energia como parte de la medicion pero pueden y usan energia para su medicion.
Los otros agregan energia al sistema como parte de su proceso de medicion.
Entonces teoricamente el sistema que trabaje con un sensor de fuerza debe tomar en cuenta el material del q esta formada la estructura, el material del sensor, la facilidad de deteccion de medida del sensor, la precision y manejabilidad del sistema a ser medido, el tipo de sensor que utiliza el sistema, para con estas especificaciones saber matematicamente si afectara de un modo despreciable o importante el resultado final en el trabajo y la medicion en los ejes X,Y,Z.
Como se explica en otro comentario anterior si trabajo como transductor no afecta notablemente ya que este es un sensor pasivo.
Los sensores de fuerza y de torsión se utilizan principalmente para medir las fuerzas de reacción desarrolladas en la superficie de separación entre conjuntos mecánicos. Los métodos principales para realizar esta operación son los de detección de articulación y muñeca. Un sensor de articulación mide los componentes cartesianos de la fuerza y de la torsión que actúa sobre una articulación de robot y la suma de forma vectorial. La mayoría de los sensores de fuerza de muñeca funcionan como transductores para transformar las fuerzas y los momentos ejercidos en la mano en desviación o desplazamientos medibles en la muñeca. Es importante que los movimientos de muñeca generados por el sensor de fuerza no afecten a la exactitud del posicionamiento del manipulador. Paúl Freire
ResponderEliminarAcerca del método principal para detección de fuerza y torsión (sensor de muñeca). Cabe resaltar que estos sensores son pequeños, sensibles y de poco peso de un diseño relativamente compacto, las especificaciones de rendimiento pueden ser: alta rigidez, diseño compacto, linearidad baja histéresis y racionamiento internos.
ResponderEliminarLa mayoría de estos sensores funcionan como transductores para transformar las fuerzas y los momentos ejercidos en la mano en desviaciones o desplazamientos medibles en la muñeca.
PAMELA GÓMEZ.
Como aplicaciones importantes en el campo de los sensores de fuerza y torsion podemos anotar los siguientes:
ResponderEliminarRobotica: Brazos roboticos utilizados en el ensamblaje de carrocerias y en general en ensambleje mecanico electrico.
Rehabilitacion fisica: Ultimamante este campo se ha vuelto muy explotado ya que mediante el uso de sensores de este tipo se pueden elaborar protesis mas utiles ya que al sensar un pequeño movimiento de un musculo atrofiado pueden hacer que un actuador realice una tarea que la hacia una extremidad completa o una extremidad con un funcionamiento normal.
Para este caso debemos entender claramente lo que es el sensor de fuerza de muñeca o muñeca detectora de fuerza la cual consta de un célula de carga que se sitúa entre la muñeca y las pinzas del brazo. Su objetivo es proporcionar información sobre las tres componentes de la fuerza (Fx,Fy,Fz) y sobre sus tres momentos en velocidad con la que se mueve el brazo es considerable, resulta difícil poder controlar sus movimientos lo suficientemente rápido como para que no provoque ningun problema (como el aplastamiento de algún objeto).
Entonces asi se puede proporcionar una protesis que pueda simular el atrapar un objeto con la mano sin destruirlo o aplastarlo siendo esta en mi opinion las mejores aplicaciones para este tipo de sensores.
Robótica
ResponderEliminarEste tipo de sensores son usados en diversas áreas, entre estas tenemos:
Medicina
* Equipos de diálisis
* Prótesis
Robotica
* Pieles Artificiales
* Brazos manipuladores
* Articulaciones
Recomiendo usar este tipo de sensores donde se use un sensor de contacto, ya que cumple la misma funcionalidad pero ademas de poder saber el momento en que el objeto entra en contacto podremos detectar la fuerza con la que este ha impacto a otro objeto.
Los sensores de fuerza algunos parámetros como puede ser el contacto de de un objeto, definiendo la magnitud de la fuerza con la q se produjo el contacto, este sensor es muy importante para la manipulación en robot que tengas mencionada función.
ResponderEliminarPara esta detección, tenemos como parámetros fundamentales la Muñeca detectara, y detección de articulaciones.
La muñeca detectora, hace referencia a una célula de carga que se situa entre la muñeca y pinzas del brazo, este metodo tiene por objetivo proporciona informacion sobre las tres componentes de la fuerza (Fx,Fy,Fz). y sobre la velocidad con la que mueve el brazo.
Deteccion de articulaciones: es una técnica se basa en la medida del par de torsión de la articulacion, esto quiere decir que es proporcional a la corriente que sircula por el motor q provoca dicha torsión.
el problema que genera es el siguiente ya que no se puede medir fijamente porq la medida se da sobre las articulaciones del brazo y no del efector final osea la pinza, osea no se podría determinar la fuerza utilizada para mover la articulacion.
LAS PRINCIPALES FUNCIONES:
Los sensores FlexiForce utilizan una tecnología basada en la variación de resistencia eléctrica del área sensora.
Brazos roboticos utilizados en el ensamblaje de carrocerias y en general en ensambleje mecanico electrico.
Rehabilitacion fisica, creacion de protesis.
Los sensores de muñeca trasforman la fuerza o momentos en desplazamientos medibles y que estos no afecten la exactitud del posicionamiento del manipulador.
ResponderEliminarLa exactitud de una medición es la concordancia del resultado de la misma comparada con el valor verdadero del objeto que está siendo medido. Por lo tanto al utilizar un sensor de muñeca este debe tener un error de mas-menos 0.05%, esto quiere decir que la posición final del manipulador deber ser muy cercana por no ser la definida por el usuario.
Los sensores de muñeca son pequeños, sensibles, de poco peso y de un diseño relativamente compacto, del orden de 10cm de diámetro total y de 3cm de espesor.
Para poder reducir el rango de error y aumentar la exactitud en la medida, el hardware se suele construir a partir de una pieza mecánica maciza, que suele ser de aluminio.
Las especificaciones de rendimiento son:
• Alta Rigidez
• Diseño Compacto
• Linealidad.
• Baja Histéresis y Rozamiento Interno
Algunas de las aplicaciones de estos sensores son:
ResponderEliminarRobots Scara www.roboticspot.com/spot/ newspage=robotsindustriales
Robots Humanoides www.neoteo.com/el-robot-asimo.neo
Robots Caminadores
Robots Escaladores. www.tendencias21.net/robot-que-escala-superficies.html
Para evitar que el sensor afecte a la lectura del dispositivo este se asegura a una pieza rigida en la articulacion como escribio anteriormente Daniel haciendo q este quede mas estable a pesar de ser un dispositivo practico, pequeño y compacto puede influir su funcionamiento por esto se lo estabiliza en un material rigido.
ResponderEliminarCon esto logra poca histeresis que es la propiedad de un objeto de mantener sus propiedades en ausencia del estimulo q lo genero es decir trata de quedar estable no afectando asi la medicion final.
Los sensores de fuerza determinan si ha existido contacto con un objeto y además la magnitud de la fuerza con la que se ha producido dicho contacto.
ResponderEliminarEsta capacidad es muy útil ya que permitirá al robot poder manipular objetos de diferentes tamaños e incluso colocarlos en lugares muy precisos.
Los sensores de fuerza nos permiten medir la fuerza directamente mediante dispositivos mecánicos los cuales conviertan la fuerza en un desplazamiento físico además estos sistemas mecánico se vinculan con sistemas de transducción los cuales transforma un desplazamiento en una señal eléctrica de salida
1. Los sensores de fuerza y torsión por ser una combinación entre sistemas de transducción y sistema mecánico no afectan la exactitud del posicionamiento del manipulador.
Por lo que de todos los tipos de sensores estos son los más confiables por que tiene menor ruido y producen señales más fáciles de interpretar. Además son de bajos costo y pequeños; por su alta rigidez, lineabilidad, baja histéresis y por que disminuyen las perturbaciones y permiten estabilizar de forma rápida al sistema los movimientos generados por el sensor de fuerza no afecten a la exactitud del posicionamiento del manipulador.
2. Los sensores de fuerza de muñeca miden los componentes cartesianos de la fuerza y de la torsión de la articulación de un robot, la mayoría de los sensores de fuerza de muñeca transforman las fuerzas y los movimientos ejercidos en desplazamientos medibles por que proporcionan información sobre las componentes de la fuerza Fx,Fy y Fz, están las cuáles miden las variaciones causadas en la muñeca por fuerzas exteriores producidas por manipulador.
3. Aplicaciones:
Sensores de colisión robóticos
Para los brazos robóticos en la industria automotriz
En neumática
Robots inteligentes para aplicaciones de ensamble y manejo de materiales.
Acelerómetros
Células de carga Industrial.
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ResponderEliminar1.Los sensores de fuerza no afectan a la exactitud del posicionamiento del manipulador ya que son dispositivos muy delgados en su parte sensorial aproximadamente el espesor es de 0,127 mm en el sensor FlexiForce de la empresa Tekscan, este dato se lo deberá tener en cuenta al momento de diseñar nuestro dispositivo manipulador porque a pesar de ser muy delgado si podría afectar pero si tomamos las precauciones debidas no tendremos problemas, cabe destacar que la forma y la flexibilidad de estos sensores nos ayudara muchísimo ya que se adaptara fácilmente a la forma del manipulador.
ResponderEliminar2.Los sensores de fuerza a mi parecer no transforman la fuerza en un parámetro medible lo que hacen es cuando se aplica una fuerza al área activa de detección del sensor se traduce en un cambio en la resistencia eléctrica del elemento sensor. Por lo tanto nuestro sensor no transforma la fuerza en un parámetro medible sino traduce el cambio físico del sensor en una función que es inversamente proporcional a la fuerza aplicada.
Normalmente estos sensores constan de placas de poliéster que es el recubrimiento final entre estas se encuentran 2 placas de plata y estas placas son divididas por una tinta sensible a la presión al ser aplicada una fuerza la resistencia entre el material conductor y la tinta cambia , así esta sin ninguna presión presenta una resistencia sumamente alta y mientras aumenta la fuerza aplicada la resistencia disminuye.
en el link final se puede revisar los datos de un sensor de fuerza comercial.
3. Estos sensores son muy utilizados en robótica industrial se los puede encontrar en palancas de torsión automáticas en la industria automotriz, también los podemos encontrar en pinzas manipuladoras en los terminales para determinar la fuerza que está siendo aplicada al elemento sujetado por la pinza , utilizados en el ámbito de el deporte para determinar la fuerza de un golpe ,una patada de un deportista ,ampliamente utilizados en la prueba de resistencia de materiales, para no forzar cuchillas de guillotinas . etc
Un link muy interesante sobre estos sensores podemos encontrar videos ,curvas caracteristicas, fotos del sensor ,etc.
http://robots-argentina.com.ar/Sensores_FlexiForce.htm
Son sensores que miden fuerza (presión). Tiene una resistencia variable en función de la presión aplicada.
ResponderEliminarLa conductancia equivale a 1/R
• La exactitud de la fuerza se extiende de aproximadamente del ± 5% al ± 25% dependiendo de la consistencia de la medida y la actuación del sistema, de la tolerancia de la capacidad de repetición llevada a cabo en la fabricación, y de la calibración.
• La resolución de la fuerza de los dispositivos de FSR es mejor que el ± 0.5% de la fuerza completa del uso.
La gama usable de la señal de salida de un FSR es casi lineal. Si se aplica bastante fuerza, su respuesta se convierte en no lineal debido a la saturación del sensor. Tiene una baja exactitud, con errores de hasta un 25% de salida.
Es decir los movimientos generados por el sensor de fuerza afectan la exactitud del posicionamiento del manipulador. Sin embargo, este tipo de sensores es excelente para aplicaciones donde se necesita una medición cualitativa
Las aplicaciones sugeridas de los sensores F/T son:
ResponderEliminaro Plantillas para pie de Diabético
o Máquinas de oncología
o Manos de robots
o Bombas de infusión
o Controles de videojuegos
o Camas para Hospitales
Cuando se desarrolla una tarea en la que el manipulador debe mantener contacto o aplicar fuerzas sobre el entorno, suele ser necesario aplicar estrategias de control de fuerza. Con ellas se puede determinar la fuerza que debe ejercer por parte del robot sobre el objeto a asir. Por este motivo, el entorno, y todo lo que ello conlleva, cobra una importancia vital que no se tiene cuando el control que se realiza es de posición, en otras palabras en seguimiento de trayectorias
ResponderEliminarLos elementos que hay que tener en cuenta a la hora de aplicar estrategias de control de fuerza son:
• La selección de la estrategia de control de fuerza.
• El entorno. Al ser el medio el que recibe el contacto del robot manipulador
• El sistema de referencia de la tarea. De su correcta elección dependerá en gran medida la sencillez de la aplicación.
La velocidad de acoplamiento entre la mano y el objeto, incide de forma directa en el control de fuerza, ya que un acople de forma brusca y rápida puede producir grandes vibraciones en las falanges dificultando el control y también puede repercutir en daños en el objeto a manipular.
Los sensores de fuerza escogidos para su implementación en la mano robótica son altamente eficientes para esta aplicación con respecto a los criterios de selección de los mismos, ya que son relativamente económicos, de fácil consecución y su función de transferencia no requiere de muchos cálculos numéricos, lo cual no afecta en gran medida el tiempo de procesamiento.
En conclusión para que los sensores de fuerza de muñeca, transformen las fuerzas y los momentos ejercidos en parámetros medibles dependerá principalmente de las características estructurales y del funcionamiento de la muñeca.
Son dispositivos cuya medida es proporcional a presión local que se ejerce, pueden ser dispositivos simples como una varilla unida a un eje giratorio y un resorte, el conocimiento del giro realizado indica cuanto se ha comprimido el resorte y conociendo la constante del resorte se sabrá la fuerza aplicada.
ResponderEliminarTambién pueden ser constituidos por galgas de tensión y deformación que no son más que materiales que son sensibles a la deformación, así se puede aprovechar la relación entre la tensión/deformación aplicada en estos materiales, estas galgas por ser de diferentes materiales se pueden disponer de distintas formas según su aplicación.
Estos sensores están basados en la ley de Hooke la cual dice que la deformación sufrida por un cuerpo elástico es directamente proporcional a la fuerza aplicada e inversamente a su sección.
L=kf/s
Donde :
L= Deformacion
Kf= Fuerza aplicada
S=Superficie
Entre las múltiples aplicaciones están:
Las denominadas pieles artificiales que se basan en la disminución de resistencia de los materiales al ser comprimidos.
En un robot la muñeca detectora de fuerza consta de una célula de carga que se sitúa entre la muñeca y las pinzas del brazo. Su objetivo es proporcionar información sobre las tres componentes de la fuerza (Fx,Fy,Fz) y sobre sus tres momentos en velocidad con la que se mueve el brazo .
Y generalmente en la industria en maquinaria que hace necesario una manipulación precisa con productos sensibles.
1.- Como primer punto se define lo que es Exactitud y Precisión
ResponderEliminarExactitud: se refiere a la cercanía e una medida con el valor real (depende del instrumento de medida)
Precisión: Se refiere a la cercanía de una serie de medidas entre si(depende del observador)
El sensor actúa como resistencia variable en un circuito eléctrico y hay que tomar en cuenta su sensibilidad, depende de la característica técnica del sensor que escogemos
No afecta en la exactitud, porque también podemos trabajar con una matriz de pequeños sensores que cuando se comprime cambia su resistencia eléctrica de manera proporcional a la fuerza aplicada. Y cuando se mide la resistencia podemos obtener la información acerca su fuerza
2.- En general los sensores de fuerza de muñeca funcionan como transductores (convierte un determinado tipo de energía de entrada, en otra de diferente a la salida.) para transformar las fuerzas y los momentos ejercidos en la mano en desviaciones o desplazamientos medibles en la muñeca, los cuales se generan por el sensor de fuerza que no afectan a la exactitud cuando se posiciona el manipulador. La alta rigidez de estos sensores reduce la magnitud de las desviaciones de una fuerza / momento aplicado.
3.- Las aplicaciones requeridas:
Rehabilitación física
Ensamblaje de autos
Roscado de piezas en la industria plástica con “machos de roscar”
Pruebas de torsión de materiales de acero
Los sensores de fuerza debido a que permiten determinar las fuerzas y pares ejercidos sobre el elemento terminal, durante la ejecución de una tarea. Pueden utilizarse para percibir la forma o posición de un objeto, midiendo la fuerza ejercida en la superficie de contacto sobre un cierto numero de captadores puntuales. Esta capacidad es muy útil ya que permitirá al robot poder manipular objetos de diferentes tamaños e incluso colocarlos en lugares muy precisos.
ResponderEliminarLamentablemente esto con lleva que exista un cierto margen de error y finalmente terminara afectando la exactitud del posicionamiento del manipulador, de esta manera se recomienda realizar varias pruebas y configurarlo de manera adecuada según la aplicación que vayamos a implementar
Para saber si afecta o no la exactitud el posicionamiento del manipulador se debe considera que es precisión y exactitud
ResponderEliminarPrecisión: Es la capacidad que tiene un instrumento al dar el mismo resultado en mediciones diferentes, que sean realizadas en las mismas circunstancias.
Exactitud: Es la capacidad que tiene un instrumento de calcular un valor cercano al valor de la magnitud real.
Los sensores de fuerza de muñeca transforman las fuerzas y los momentos ejercidos en parámetros medibles para de esta manera no afecten a la exactitud del posicionamiento del manipulador.
Como especificaciones seria:
•Alta rigidez. Puesto que asegura que las fuerzas perturbadoras se amortigüen rápidamente para permitir lecturas exactas durante cortos intervalos de tiempo. De esta manera se reduce la magnitud de las desviaciones de una fuerza o momento aplicado, lo que puede añadirse al error de posicionamiento de la mano.
•Diseño compacto. Este diseño asegura que el dispositivo no limite el movimiento del manipulador en un área de trabajo con poco espacio libre siendo importante colocar al sensor lo más cercano posible a la herramienta reduciendo el error de posicionamiento.
•Linealidad. Entre la respuesta de los elementos detectores de la fuerza y las fuerzas o momentos aplicados permitiendo resolver la fuerza y los momentos mediante simples operaciones matriciales.
•Baja histéresis y rozamiento interno. El rozamiento interno reduce la sensibilidad de los elementos detectores de la fuerza puesto que las fuerzas tienen que superar este rozamiento, antes de que pueda obtenerse una desviación medible.
Estos sensores puden ser aplicados en:
Control de cintas transportadoras,
Control de alta velocidad
Detección de movimiento
Conteo de piezas,
Sensado de aberturas en sistemas de seguridad y alarma
Sistemas de control como finales de carrera. (PLC´s)
Sensor óptico.
En el caso de los sensores de fuerza de muñeca la manera de evitar que exista un margen de error muy alto o que el margen sea mínimo seria utilizar los sensores de fuerza de muñeca como transductores para transformar las fuerzas y los momentos ejercidos en la mano en desviaciones o desplazamientos medibles en la muñeca generados por el sensor de fuerza de esta manera no afectaría la exactitud del posicionamiento del manipulador.
ResponderEliminarGalgas de tensión o deformación: Es un elemento sensorial básico para la construcción de sensores de fuerza. Se aprovecha la relación entre la tensión/deformación aplicada en el material y su resistencia eléctrica para poder medir la tensión.
ResponderEliminar• Se define la tensión como la deformación por unidad de longitud.
• Para evitar la dependencia de la resistencia con la temperatura y a su vez medir esas pequeñas variaciones y traducirlas en voltaje se utiliza un puente de Wheatstone, que permite a su vez qquitar el efecto de la temperatura.
• Se suelen utilizar materiales semiconductores o láminas metálicas, para evitar estos problemas.
Aplicaciones de los sensores de fuerza y torsion.
Manipulador Flexible de Control de vibraciones.
Inserción de agujas Modelado y Simulación.
Herramientas de instrumentacion para endoscópia.
Utilizacion de manos y dedos artificiales (presion de objetos).
Medicion de presion sobre objetos(piel artificial, protesis en general).
Fuerza y Momento de la caracterización (aleteo) de las alas para la aplicación de un micro Vehículo aéreo.
Daniel Torres:
ResponderEliminarLos movimientos generados por el sensor de fuerza no afectan a la exactitud del posicionamiento del manipulador, ya que estos trabajan como transductores de manera que manejan alta rigidez por ese motivo todos los posibles cambios que se puedan dar en el transcurso de las lecturas, estos cambios o fallas con adsorbidos o amortiguados de manera rápida por lo cual permite que las lecturas que nos da el sensor son exactas, además de esto el diseño que maneja estos sensores son compactos y reducidos, y de esta manera no estorba en el movimiento del manipulador.
Los sensores de fuerza de muñeca, son posicionados en los actuadores finales de cada extremidad, y conforme las fuerzas exteriores influyan en el sensor, este se va a deformar y va a dar información sobre las fuerzas en los ejes.
Brazos robóticos que son empleados en el ensamblaje de placas electrónicas, carrocerías, movimientos mecánicos, también en prótesis, el realizar los surcos que tienen los tornillos, las tuercas, los tubos, etc.
INTRODUCCION:
ResponderEliminarLos sensores de fuerza determinan, Además de si ha habido contacto con un objeto como los
anteriores, la magnitud de la fuerza con la que se ha producido dicho contacto. Esta capacidad
es muy útil ya que permitirá al robot poder manipular objetos de diferentes tamaños e incluso
colocarlos en lugares muy precisos. Para detectar la fuerza con la que se ha contactado con un
objeto existen diversas técnicas .
DESCRIPCION:
La mayoría de los sensores de fuerza de muñeca funcionan como transductores para transformar las fuerzas y los momentos ejercidos en la mano en desviaciones o desplazamientos medibles en la muñeca generados por el sensor de fuerza no afecten a la exactitud del posicionamiento del manipulador.
en la industria automotriz se usan para:
Medir la presión de admisión o de sobrealimentación (1...5 bares), inyección de gasolina
Medir la presión de frenado (10 bares), frenos electroneumáticos
Medir la presión de resorte neumático (16 bares), vehículos de suspensión neumática
Tambien para:
Plantillas para pie de Diabético
Sensores de colisión robóticos
Máquinas de oncología
Bombas de infusión en electromedicina
Máquinas de dialisis
Robótica
Sensado de tensión y compresión
Sensado por contacto, etc .
Los sensores de F/T, nos permiten sensar si se ha producido algún contacto con un objeto, además de sensar la magnitud de la fuerza con la que se produce el contacto y la torsión. Esto facilita diversas aplicaciones donde se requiere la manipulación de objetos con precisión y de diversos tamaños. Tenemos dos tipos de sensores principales para medir la fuerza y torsión, la primera los detectores de articulación, que se basan en la medición de los componentes de la fuerza y torsión en los 3 ejes del plano cartesiano y la resultante de estos, en el caso de la torsión se mide la corriente de entrada al motor que mueve la articulación, el proceso de censado y los cálculos son bastante mas sencillos, lo que se debe tener en cuenta es que al medir la torsión generada por el motor, estaremos midiendo la torsión de la unión mas la torsión necesaria para mover el componente siguiente a la unión. La segunda técnica es utilizar detectores de muñeca, este detector no solo permite obtener los datos de la muñeca(en el caso de un manipulador), también nos proporciona información sobre la posición final de la pinza, los componentes obtenidos como información son los componentes de la fuerza en los 3 ejes de coordenadas F(x,y,z) y de los Momentos con los que se mueve el brazo, el problema de estos detectores es el tiempo de respuesta el cual no genera información de forma rápida y si el manipulador actúa a velocidades altas, será difícil que el sensor genere los datos suficientes para poder generar el control de forma eficaz y confiable.
ResponderEliminarPara la utilización de este tipo de sensores debemos tener en cuenta que el sensor posea una alta rigidez, esto facilita que si al existir fuerzas que perturben el sistema, se amortiguen, y no interfieran con las lecturas, de esta forma podemos tener datos precisos, tomando en cuenta la precisión del sensor. Que el diseño sea compacto, de esta forma evitamos que el sensor restrinja los movimientos y que su posicionamiento sea lo más cercano a la muñeca, de esta manera lograremos que el sensor genere información precisa sobre el ángulo de giro. El sensor debe tener una baja histéresis, dado que esto puede generar lecturas erróneas y con un rozamiento mínimo, dado que la sensibilidad para la medición de fuerzas, de este sensor es inversamente proporcional a la fricción interna.
Algunas areas de aplicación son: Robótica, Biomecanismo, Neurogía y control de motores, Rehabilitación, Tacto, Quirúrgica,Túnel de viento y Máquina voladoras, Humaniodes Robots.
Les dejo una dirección donde pueden ver algunas características técnicas de estos sensores:
http://www.ati-ia.com/es-MX/products/ft/sensors.aspx
http://www.ati-ia.com/es-MX/products/ft/applications/ftlinks.aspx
Yadira Santillán P.
Recordemos un poco sobre Fuerza y Torsión y cómo están relacionadas estas magnitudes físicas.
ResponderEliminarTorsión es la acción creada por una fuerza que es aplicada fuera del centro de un objeto permitiendo que estos roten o giren. La fuerza es jalar o empujar, por lo que la torsión se puede pensar como la acción de torcer.
Una fuerza crea más torsión cuando la línea de acción se encuentra más lejos del eje de rotación del objeto. Mediante un ejemplo aclaremos un poco esta idea.
Una fuerza aplicada en la manija de una puerta crea torsión y hace que la puerta abra fácilmente. Si aplicamos la misma fuerza en el eje de rotación, este no girara ni creara torsión, por lo que la puerta no abrirá.
La detección y cuantificación de ciertas variables Físicas como la fuerza y torsión nos hace posible poseer un cierto cierto grado de control sobre las mismas. Los sensores de fuerza y torsión nos ofrecen estas prestaciones, permitiendo el procesamiento y manipulación de estos datos para propósitos específicos.
Los detectores de fuerza y torsión son utilizados para medir el contacto con un objeto, la magnitud de la fuerzas con la que se ha producido dicho contacto y en consecuencia su correspondientes reacciones. Los mecanismos más utilizados para este proceso son los sensores de articulación y muñeca. Un detector de articulación cuantifica las componentes cartesianas de una fuerza y de la torsión que se manifiestan sobre una articulación mecánica y las suma vectorialmente.
Por otro lado, los sensores de muñeca están formados por galgas de deformaciones que miden la desviación de la estructura mecánica que se producen por la acción de fuerzas exteriores, devolviendo así un voltaje de salida proporcional a dichas fuerzas.
Características de los Sensores de Muñeca:
ResponderEliminar• Montados entre la extremidad del brazo y el efector final
• Transforman fuerzas y momentos sobre sus tres componentes (x,y,z) en desviaciones o desplazamientos medibles
• Especificaciones de Rendimiento:
• Alta Rigidez
• Diseño Compacto
• Linealidad
• Baja histéresis y rozamiento interno
Fuerzas y Momentos
Se denomina momento de una fuerza, o torque, a aquella magnitud vectorial que es una medida de la capacidad de rotación que dicha fuerza es capaz de producir a un cuerpo, cuando este puede rotar alrededor de un punto que se considera fijo.
El módulo del momento de una fuerza se determina multiplicando el módulo de dicha fuerza (F) por el brazo de dicha fuerza (d), definida como la distancia del centro de rotación, o centro de momentos, a la línea de acción de la fuerza.
M = F x d
Par de Fuerzas
Se denomina cupla o par de fuerzas a un sistema formado por dos fuerzas de igual valor que poseen direcciones opuestas. Dicho sistema de fuerzas NO puede ser reducido a una única fuerza resultante. El efecto que produce, o tiende a producir, una cupla sobre un cuerpo es una rotación pura.
El plano en el cual se encuentran las dos fuerzas se denomina plano de la cupla y la distancia entre las líneas de acción de las fuerzas se denomina brazo de la cupla. El módulo del momento de la cupla se obtiene multiplicando el módulo de cualquiera de las fuerzas por el brazo de la cupla.
M par = F x d
La dirección del momento de la cupla es perpendicular al plano de la cupla y su sentido se determina por la regla de la mano derecha.
QUE ES LA PRECISION
ResponderEliminarPrecisión se refiere a la dispersión del conjunto de valores obtenidos de mediciones repetidas de una magnitud. Cuanto menor es la dispersión mayor la precisión. Una medida común de la variabilidad es la desviación estándar de las mediciones y la precisión se puede estimar como una función de ella.
QUE ES LA EXACTITUD
Exactitud se refiere a que tan cerca del valor real se encuentra el valor medido. En términos estadísticos, la exactitud está relacionada con el sesgo de una estimación. Cuanto menor es el sesgo más exacta es una estimación.
Cuando expresamos la exactitud de un resultado se expresa mediante el error absoluto que es la diferencia entre el valor experimental y el valor verdadero.