robotica
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Robótica
El termino robot procede de la palabra robota, que en checo significa «trabajo». Fue introducida en 1921 por
Karel Capek en su comedia Robots Universales de Rosuum.
-Un robot es un sistema automático en lazo cerrado que es capaz de captar impulsos que proceden del exterior, procesarlos y, a partir de ellos, modificar el plan de trabajo según una secuencia programada de acciones.
Sus características básicas son las siguientes:
-Esta capacitado para ejecutar una o varias tareas, según un programa preestablecido.
-Es capaz de captar cambios en las variables del proceso y modificar la secuencia de acciones.
-Puede se reprogramado.
A pesar de que la ciencia ficción nos hace concebir el robot como una maquina con aspecto humano capaz de pensar por si misma, la realidad es muy distinta. Los robots presentan una gran variedad de formas y solo en algunos casos se asemejan a la anatomía humana.
-Algunos ejemplos característicos son los robots móviles y los robots de brazo largo.
-Robots Móviles: disponen de sistemas de desplazamiento (ruedas, cadenas, o patas) que les
permiten salvar obstáculos, y de sensores (cámaras de video) capaces de captar el entorno y adaptarse a el.
Se utilizan en investigaciones aeroespacial y en la prospección de terrenos de difícil acceso.
Robots de brazo largo: constan de un brazo articulado y extensible en cuyo extremo puede disponerse una pinza, una herramienta de corte o cualquier dispositivo. También dispone de sensores para adaptarse a la pieza sobre la que
trabajan. Son los robots utilizados por excelencia. Se emplean para multitud de trabajos: pintar, soldar, ajustar
piezas, etc.
Operadores de un robotLos operadores empleados para que un robot se mueva pueden ser diferentes tipos: mecánicos,
eléctricos, electrónicos, hidráulicos y neumáticos.
-Operadores mecánicos: forman parte de un robot, son similares a los que aparecen en otras maquinas. Los mas significativos son: ejes y arboles, ruedas, engranajes, juntas cardan, embragues, mecanismos biela-manivela, levas y excéntricas, muelles y resortes, y frenos.
-Operadores eléctricos: los operadores eléctricos que constituyen un robots también son conocidos y
pueden ser agrupados en varias categorías: generadores, receptores y elementos de control.
Los generadores mas conocidos son la red eléctrica, las fuentes de alimentación y las pilas y baterías.
*La red eléctrica proporciona corriente alterna a un voltaje de entre 220 V y 380 v. Se utiliza en los
grandes robots industriales.
*Las fuentes de alimentación están previstas de un transporte y un rectificador. Se utilizan en robots de pequeñas dimensiones que no tengan que realizar
un gran trabajo.
*Las pilas y baterías transforman la energía química en energía eléctrica. Se utilizan como
fuente de alimentación de los mandos a distancias y de otros dispositivos similares.
Los receptores suelen ser resistentes , motores eléctricos o lámparas.
*Las resistencias eléctricas se encargan de transformar la energía eléctrica en energía
calorífica. Pueden ser fijas o variables.
*Los motores eléctricos transforman la energía en
energía mecánica de rotación y según sus características pueden funcionar con corriente continua
o alterna.
*Las lámparas poseen un filamento de volframio de elevada resistencia . Se utilizan para dar algún aviso
o para indicar el funcionamiento de algún otro receptor.
Los elementos de control están constituidos por interruptores, conmutadores, pulsadores y relés.
*Los interruptores son dispositivos mecánicos que abren o cierran un circuito según la posición del
elemento que se encuentre en su interior.
*Los conmutadores son dispositivos mecánicos y su misión es desviar el paso de la corriente en un circuito a otro según sea la posición en que se
encuentre.
*Los pulsadores abren o cierran un circuito mientras se actúan sobre ellos.
*Los relés son dispositivos electromagnéticos que actúan como interruptores o como conmutadores según la posición de los contactos de su interior.
Operadores electrónicos
Los componentes pasivos son:
*Las resistencias se utilizan para ajustar la tensión que ha de soportar un componente o para limitar la intensidad de corriente que circula por el
*Los condensadores están formados por dos placas metálicas separadas por un material aislante, que recibe el nombre de dieléctrico
Los componentes semiconductores son:
*Los diodos están formados por la unión de dos cristales semiconductores. Cuando están polarizados, permiten el paso de la corriente en un sentido y lo impiden en otro.
*Los transitorios están formados por la unión de tres cristales semiconductores
*Las resistencias dependientes varían su valor óhmico en función de la luz que índice sobre ellas, la tensión a la que están sometidas o la
temperatura a la que se encuentran
Operadores neumáticos o hidráulicos
El aire sometido a presión reduce su volumen y se denomina aire comprimido, esta situación almacena
energía potencial que al liberarse es capaz de producir un trabajo.
Para poder obtener el máximo aprovechamiento de este trabajo es
necesario un circuito neumático provisto de operadores, tales como:
*Los comprensores son maquinas mediante las cuales se obtiene y almacena aire comprimido.
*Las tuberías de distribución se encarga de conducir el aire comprimido hasta los elementos de trabajo.
*Los elementos de control se denominan genéricamente válvulas, se encargan de gobernar los
elementos de trabajo .
*Los elementos de trabajo mas habituales en neumática son los cilindros, se encargan de trasforman la energía del aire comprimido.
Arquitectura de un robot
La característica fundamental de los robots es la flexibilidad: se adaptan a situaciones muy
cambiantes, tanto de procesos como de piezas manipuladas, con muy poa modificaciones en el
programa o en los periféricos.
Los componentes fundamentales de un robot son:
-Unidad mecánica: Es la estructura principal del robot y la encargada de efectuar físicamente los
movimientos.
-Unidad de control: Es el cerebro del robot. Puede ser un microprocesador programado previamente, o
un ordenador.
-Unidad de programación: Es el dispositivo a través del cual se introducen las ordenes o el
programa en la unidad de control.
-Cableado: Es el camino por el que discurre la energía y las ordenes necesarias para que el robot actué. Conectan al robot con la unidad de control y
con la de programación
Los robot son sistemas automáticos en lazo cerrado, porque están capacitados para ejecutar una o varias
tareas, según el programa preestablecido.
Además es capaz de captar cambios en las variables del proceso y modificar la secuencia de acciones.
La lavadora, es un robot ya que nosotros somos lo que la controlamos o manejamos y
le damos la orden para que comience a funcionar
El televisor: es un robot porque tiene un sistema automático que inicia cuando le damos la orden.
La plancha: es un robot que tiene un sistema automático que solo funciona cuando la
conectamos al tomacorriente.
La lavadora: es un robot que tiene un programador que le da la orden para iniciar.
Operadores componentes de un robot
-Mecánicos: árbol, eje, rueda, muelle, resorte, engranaje, embrague, mecanismo biela-manivela, excéntricas, leva, freno, junta cardan
-Eléctricos: pulsador, red eléctrica, pila, fuente de alimentación, conmutador, interruptor, motor eléctrico, lámpara, batería, relé, resistencia.
-Electrónicos: resistencias, diodos, transistor, condensador, LDR, termistor.
-Operadores neumáticos e hidráulicos: compresor, tubería de distribución, cilindro, válvula, bomba de
presión, motor hidráulico.
Sistemas Automáticos
Un sistema automático de control es un conjunto de componentes físicos conectados o relacionados entre si, de manera que regulen o dirijan su actuación por si mismo, es decir sin intervención de agentes exteriores, corrigiendo además los posibles errores que se presente en su funcionamiento.
Lazo Abierto Se da cuando la salida para ser controlada, no se comparte con la señal de entrada o señal de referencia.
Ejemplo:
Cuando encendamos la hornalla de la cocina, regulemos la llama del fuego, coloquemos la cacerola sobre la hornalla y nos retiremos a realizar otras actividades.
El agua comienza a calentarse, aumentando su temperatura, hasta que comienza a hervir; cuando llega a la temperatura de ebullición y la llama de la hornalla sigue encendida y el agua, tal vez, se desborde de la cacerola, con el riesgo de que se puede apagar la llama de la hornalla y continuar saliendo gas
Lazo Cerrado
Se da cuando la salida para ser controlada, se compara con la señal de referencia. La señal de salida que es llevada junto a la señal de entrada, para ser comparada, se denomina señal de feedback o de electro alimentación.
EjemploCuando encendamos la hornalla de gas, regulemos la llama del fuego, coloquemos la cacerola sobre la hornalla y permanezcamos frente a la cocina observando el agua de la cacerola.
El agua comienza a calentarse, aumentando su temperatura, hasta que comienza a hervir; cuando llega a este punto, actuamos sobre la llave de la hornalla disminuyendo, poco a poco, la llama del gas, hasta que llegado el punto de ebullición del agua cerramos totalmente el paso de gas, apagándose así, la llama de la hornalla.
« los sistemas automáticos disponen de tres tipos básicos de elementos: controladores, actuadores y sensores.
Los controladores son los encargados de regular el funcionamiento del sistema y enviar las ordenes a los actuadores.
Los sistemas automáticos disponen de una gran variedad de mecanismos de este tipo. Algunos de los mas conocidos son los temporizadores y los programadores.
- Los actuadores son dispositivos que conectan o desconectan el sistema después de que haya transcurrido un tiempo determinado.
- Los temporizadores son dispositivos electrónicos que regulan una o varias acciones del sistema. Suelen ir provistos de un micro procesador, que lleva grabado el programa de trabajo.
Los actuadores son los mecanismos encargados de recibir las ordenes que les llegan desde los ordenadores y de ejecutar el trabajo.
Según la tecnología empleada, pueden ser mecanismos mecánicos , eléctricos o hidráulicos.
Los sensores se encargan de dejar datos y facilitarlos a los sensores para que modifiquen las ordenes que envían a los actuadores. Este tipo de elementos solo existen en los sistemas en lazo abierto.
La variables que se encargan de controlar pueden ser muy diferentes, como la posición, la proximidad, la precisión o la temperatura»
Acidez
El sensor de flujo es un dispositivo que, instalado en línea con una tubería, permite determinar cuando esta circulando un liquido o un gas.
Deformaciones
Son ideales para condiciones arduas: alta vibración, calor extremo y ambientes húmedos, explosivos o corrosivos. En áreas cerradas las fibras flexibles pueden colocarse en forma precisa.
Luz Un sensor fotoeléctrico o fotocélula es un dispositivo electrónico que responde al cambio en la intensidad de la luz.
Sonido o contacto
Son sensores de ultrasonido los cuales son detectores de proximidad que trabajan libres de roces mecánicos y que detectan objetos a distancia hasta de 8m.
Operadores mecánicos Operadores eléctricos
Operadores electrónicos Operadores neumáticos e hidráulicos
« los componentes fundamentales de un robot son: La unidad mecánica o el manipulador propiamente dicho; la unidad de control, desde la que se le gobierna; la unidad de programación, en la que se introducen las instrucciones de funcionamiento y las secuencias de tareas; y el cableado, que une la unidad mecánica con el resto de componentes».
Funciones de la que se encarga el Cerebro del Robot
• Almacenar datos que permiten al robot saber donde se encuentra y cual es la secuencia de movimientos que debe ejecutar.
• Lleva a cabo el control de los movimientos, las velocidades y las aceleraciones.
• Gestiona las entradas / salidas analógicas o digitales que periten al robot comunicarse con el entorno.
• Realiza los cálculos matemáticos y aritmético- lógicos que posteriormente se transforman en ordenes de movimiento.