tema 6 automatismos y robÓtica · robots industriales bots (robots software) aproximaciÓn...

AUTOMATISMOS Y ROBÓTICA

TECNOLOGÍA 4º ESO

TEMA 6

Samuel Escudero Melendo

“Whirlwind”, McGaffey (1868)

“Puffing Billy”, H.C. Booth (1901)

Robot aspiradora (actualidad)

¿QUÉ VEREMOS?

APROXIMACIÓN HISTORICA

ELEMENTOS DE UN AUTOMATISMO

ARQUITECTURA DE UN ROBOT

SENSORES ELÉCTRICOS

SISTEMAS DE CONTROL

APROXIMACIÓN HISTÓRICA.

APROXIMACIÓN HISTÓRICA

REVOLUCIÓN INDUSTRIAL, s.XVIII-s.XIX


MÁQUINA “BOMB”, CÓDIGO ENIGMA. ALAN TURING, II Guerra Mundial

APROXIMACIÓN HISTÓRICA AUTÓMATAS

APROXIMACIÓN HISTÓRICA ROBOTS

ROBOTS HUMANOIDES O ANDROIDES

ROBOTS INDUSTRIALES

BOTS (ROBOTS SOFTWARE)


PRIMERA GENERACIÓN

• ROBOTS MANIPULADORES

SEGUNDA GENERACIÓN

• ROBOTS DE APRENDIZAJE

TERCERA GENERACIÓN

• ROBOTS CON CONTROL SENSORIZADO

CUARTA GENERACIÓN

• ROBOTS INTELIGENTES

APROXIMACIÓN HISTÓRICA GENERACIONES

ROBOTS MANIPULADORES

Década de los 50. Dispositivos mecánicos con un sistema de control sencillo, que sólo pueden realizar las tareas para las que se les ha programado previamente.

1ª GENERACIÓN


ROBOTS DE APRENDIZAJE

Década de los 70. Incorporan sensores y sistemas de control que les permite adaptar la tarea a las condiciones del entorno.

2ª GENERACIÓN


ROBOTS CON CONTROL SENSORIZADO

Décadas de los 80 y 90. Incorporan sistemas de control computerizado, aumentando la precisión de sensores y actuadores. Se desarrollan lenguajes de programación propios.

3ª GENERACIÓN


ROBOTS INTELIGENTES

A partir del 2000. Incorporan mejoras en hardware, sensores más complejos. Principios de la inteligencia artificial para el tratamiento de datos.

4ª GENERACIÓN


ROBOTS CONDUCTUALES

Se pretende que los robots sean capaces de aprender y generar por sí mismos respuestas concretas a estímulos nuevos, pudiendo habitar en el mundo real y no en un mundo simplificado.

Arquitectura de subsunción.

¿5ª GENERACIÓN?

ELEMENTOS DE UN AUTOMATISMO.


PERIFÉRICOS DE ENTRADA

PERIFÉRICOS DE SALIDA

ELEMENTOS DE CONTROL

Mediante señales eléctricas proporciona al sistema la información que necesita del exterior para su funcionamiento adecuado. Estos dispositivos se

denominan SENSORES.

PERIFÉRICOS DE ENTRADA


Son dispositivos que realizan tareas concretas bajo el control del sistema. Ejemplos son, entre otros, los motores, lámparas y zumbadores.

PERIFÉRICOS DE SALIDA


Reciben las señales de naturaleza eléctrica que proporcionan los periféricos de entrada y, en función de la información recibida, hace funcionar de un modo u otro los periféricos de salida.

SISTEMA DE CONTROL


ARQUITECTURA DE UN ROBOT.


ESTRUCTURA MECÁNICA

ACTUADORES

HERRAMIENTAS

SENSORES

SISTEMA DE CONTROL

FUENTE DE ENERGÍA

Conjunto de elementos sobre los que van montados el resto de los componentes.

La estructura debe ser robusta y estable para mantener el equilibrio del robot y no restar precisión a sus movimientos.

ESTRUCTURA MECÁNICA


Son los encargados de mover las partes articuladas.

Pueden ser eléctricos, neumáticos o hidráulicos.

ACTUADORES


Son los elementos que incorporamos a los robots que realizan tareas de montaje y manipulación.

Las herramientas son muy diversas dependiendo del tipo de robot y suelen admitir el intercambio.

HERRAMIENTAS


Son los dispositivos encargados de recoger la información del entorno y transmitirla al sistema de control para que la procese y actúe en consecuencia.

Pueden ser EXTERNOS o INTERNOS.

SENSORES


Su función es recibir la información de los sensores, analizarla y ajustar de forma constante el funcionamiento del robot al programa.

SISTEMA DE CONTROL


Su función es alimentar a los actuadores, herramientas, sensores y sistemas de control del robot.

Para evitar interferencias, la alimentación de los motores suele ir separada del resto.

FUENTE DE ENERGÍA


ARQUITECTURA DE UN ROBOT TI

PO

S D

E R

OB

OT

SEGÚN EL TIPO DE ARTICULACIONES

SEGÚN SU MOVILIDAD

SEGÚN SU MORFOLOGÍA


ARQUITECTURA DE UN ROBOT TIPOS DE ROBOT



Grados de libertad: número de movimientos independientes que puede realizar una articulación.

SEGÚN SU MOVILIDAD


ESTÁTICO MÓVIL VS

SEGÚN SU MORFOLOGÍA


ZOOMÓRFICOS ANTROPOMÓRFICOS HÍBRIDOS

EJERCICIOS

TRABAJO INDIVIDUAL

1. Elabora una lista de las distintas máquinas, automatismos y robots que es posible encontrar y utilizar de forma cotidiana.

2. Busca un ejemplo de robot real de cada una de las generaciones. Anota los datos más relevantes: empresa fabricante, aplicaciones…

EJERCICIOS

TRABAJO INDIVIDUAL

3. Busca 3 campos de aplicación actual de la robótica y explica qué función desempeñan en cada caso los robots y las ventajas que su uso supone.

SENSORES ELÉCTRICOS.


LOS SENSORES COMUNICAN EL ROBOT CON EL ENTORNO.

El SENSOR transforma

la energía captada tomando datos en una magnitud

física o química y emite una señal de salida.

TIP

OS

DE

SEN

SOR

ES Según la SEÑAL

ANALÓGICOS

DIGITALES

Según RANGO DE VALORES

CIERRE DE CONTACTO

PROPORCIONALES

Según su FUNCIONAMIENTO

MECÁNICOS

ELÉCTRICOS

MAGNÉTICOS

ÓPTICOS

LÁSER

ACÚSTICOS

ULTRASÓNICOS

PIRÓMETROS DE RADIACIÓN


ANALÓGICO DIGITAL

La señal varía a lo largo del tiempo dentro de un rango de

valores conocido

Produce señales que sólo toman dos posibles valores,

generalmente 0V y 5V

SENSOR DE PROXIMIDAD

SENSOR FINAL DE CARRERA

SEGÚN EL TIPO DE SEÑAL QUE GENERAN


CIERRE DE CONTACTO PROPORCIONALES

Sensores binarios que devuelven valores de encendido o apagado

Producen una señal proporcional al valor que

están midiendo

SENSOR DE PROXIMIDAD


SEGÚN EL RANGO DE VALORES QUE DEVUELVEN


SEGÚN EL RANGO DE VALORES QUE DEVUELVEN

FUNCIONAMIENTO DE UN DISPOSITIVO DE FINAL DE CARRERA


MECÁNICO ELÉCTRICO

Generan un cierre de contacto Transforman la magnitud eléctrica medida en una señal

eléctrica

SENSOR DE TEMPERATURA

SEGÚN SU FUNCIONAMIENTO



ÓPTICO LASER

Constan de un emisor de luz y de un receptor y permiten medir

distancias, detectar objetos…

Sensor óptico que trabaja con luz láser, permitiendo llegar a mayor distancia

SENSOR DE DISTANCIA SENSOR OPTOACOPLADOR



ACÚSTICOS ULTRASÓNICOS

Transforman el sonido (cambios en

la presión del aire alrededor del sensor)

en una señal eléctrica

Constan de un transmisor y de un receptor de ultrasonidos. Mide distancias y detecta objetos

SENSOR ULTRASÓNICO

MICRÓFONO ELECTRET



MAGNÉTICO PIRÓMETROS DE RADIACIÓN

Miden campos magnéticos y permiten determinar la posición

relativa de dos objetos

Miden altas temperaturas por detección del color de una llama

PIRÓMETRO DE Tª SENSOR MAGNÉTICO




FUNCIONAMIENTO DE UN SENSOR ULTRASÓNICO


SISTEMAS DE CONTROL.

SISTEMAS DE CONTROL

La función del SISTEMA DE CONTROL es recibir la

información de los sensores, analizarla y ajustar de forma

constante el funcionamiento del robot al programa.

SISTEMAS DE CONTROL

SISTEMA ENTRADA SALIDA

PERTURBACIONES

SISTEMAS DE CONTROL

SISTEMA ENTRADA SALIDA

PERTURBACIONES

Conjunto de variables que

afectan al sistema

Resultados esperados del

sistema

Conjunto de variables ajenas al sistema

SISTEMAS DE CONTROL

SISTEMA LAZO ABIERTO

VS SISTEMA

LAZO CERRADO

TIPOS

SISTEMAS DE CONTROL TIPOS

SISTEMA DE LAZO ABIERTO


SISTEMA DE LAZO ABIERTO

No se compara la salida con el valor deseado o señal de referencia.

La señal de referencia establece unas condiciones prefijadas de la operación que permanecen invariables a lo largo del proceso.

La precisión de la salida depende de un correcto ajuste del controlador.

Si se producen perturbaciones el sistema no cumple su función.

SISTEMAS DE CONTROL TIPOS: SISTEMA DE LAZO ABIERTO

1. INTRODUCIR TOSTADA 2. PROGRAMAR TIEMPO 3. TOSTADO DEL PAN 4. DESCONEXIÓN DEL

TOSTADOR

CONTROLADOR

El tostador no tiene forma de detectar si el pan se ha

quemado o no con el tiempo que hemos programado


SISTEMA DE LAZO CERRADO


SISTEMA DE LAZO CERRADO

El proceso que lleva a cabo el sistema es constantemente ajustado por medio de una señal de control (esta señal es resultado de la comparación entre la señal de referencia y la lectura en tiempo real de un sensor a la salida del sistema).

Son más precisos que los sistemas de lazo abierto. Menos sensibles a las perturbaciones externas. Son más complejos, caros y propensos a averías

que los sistemas de lazo abierto.

SISTEMAS DE CONTROL TIPOS: SISTEMA DE LAZO CERRADO

1. TENEMOS CALOR 2. PROGRAMAMOS 18oC 3. BAJA LA Ta

4. ABRIMOS VENTANA (→SUBE Ta)

5. DETECTA VARIACIÓN DE Ta

6. GENERA MÁS FRÍO 7. ALCANZAMOS 18oC

CONTROLADOR

PERTURBACIÓN

SEÑAL DE CONTROL

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