1.- Introducción
Al escuchar la palabra "robot" solemos pensar en las películas donde unas máquinas realizan acciones con una inteligencia muy superior a la de las personas. Si bien es cierto que existen algunos robots capaces de fabricar a otros sin necesidad de la intervención humana, no hay que temer a la posible existencia de máquinas con vida propia fuera del control humano. Pensar en esa posibilidad no es más que una idea alimentada por el cine y los libros de ciencia ficción.
Actualmente los robots se encuentran en los lugares más inesperados, reemplazando a las personas en la realización de tareas peligrosas y difíciles. Conocer el funcionamiento de estos ingenios tecnológicos nos va a permitir beneficiarnos de su gran capacidad de producción.
2.- La Robótica
2.1.- Concepto de Robot
Por "robot" entendemos un conjunto de ingenios mecánicos, multifuncional y reprogramable, mediante los cuales es posible realizar tareas diferentes con habilidad semihumana, tales como desplazar materiales y herramientas o accionar máquinas y aparatos especiales. Son capaces de realizar tareas repetitivas de forma más rápida, barata y precisa que los seres humanos.
- Multifuncional: Dependiendo del programa y de las herramientas que utiliza es capaz de desarrollar diferentes tareas.
- Reprogramable: Se puede programar para desempeñar tareas nuevas o realizar una misma tarea de manera diferente.
Antes de seguir adelante, conviene dejar clara la diferencia entre tres términos que tienden a confundirse:
- Una Máquina es capaz de realizar un trabajo dirigido por un usuario
- Un Autómata es capaz de realizar un trabajo sencillo y repetitivo sin necesidad de supervisión.
- Un Robot es capaz de decidir que trabajo debe hacer.
2.2.- Características de un Robot
- Movilidad: Puede ser de tipo traslacional (se mueve de un alado a otro) y articulada (cuerpo y brazos giran)
- Gobernabilidad: Depende del programa que le comunica las instrucciones, ya sea directamente en el propio robot o desde un ordenador exterior.
- Autonomía: Dependerá de los sensores que lleve incorporados, y que le van a permitir conocer su entorno para así posicionarse correctamente.
- Polivalencia: Depende de la capacidad de adecuación del robot para realizar tareas diferentes.
3.- Clasificación de los Robots
3.1.- Clasificación por Cronología
Hay cinco tipos a saber:
- Robots de Primera Generación: Manipuladores. Se desarrolla desde los años 50. Los sistemas de control son muy sencillos y de lazo abierto, con tareas previamente secuenciadas y sin retroalimentación.
- Robots de Segunda Generación: De Aprendizaje. Se desarrolla hasta los años ochenta. Son más conscientes de su entorno y empiezan a disponer de sistemas de control de lazo cerrado, con sensores que analizan el entorno y se adaptan
- Robots de Tercera Generación: De Control Sensorizado. Se desarrolla entre los años 80 y 90. Cuentan con controladores que usan la información obtenida por los sensores y ejecutan órdenes introducidas en lenguajes de programación. Usan sistemas de control de lazo cerrado, por lo que se adaptan al entorno.
- Robots de Cuarta Generación: Inteligentes. Tienen sensores muy sofisticados que mandan la información al controlador y la analizan mediante estrategias complejas de control. Se adaptan al entorno y "aprenden" de la obtención de datos para mejorar su desempeño general en tiempo real.
- Robots de Quinta Generación y Más Allá. Incorporará una nueva tecnología 100% artificial que usará modelos de conducta y nueva arquitectura. Será la generación desarrollada por los jóvenes interesados en robótica.
3.2.- Clasificación por Sistemas de CoordenadasHay cuatro tipos a saber:
- Robots de Coordenadas Cartesianas: Su posicionamiento puede hacerse por movimiento lineal a lo largo de los tres ejes XYZ, hacia delante, haca atrás, hacia dentro, hacia fuera, hacia rariba y hacia abajo.
- Robots de Coordenadas Cilíndricas: Su posicionamiento se realiza mediante dos movimientos lineales y un movimiento rotativo
- Robots de Coordenadas Polares: Su posicionamiento se realiza mediante un movimiento lineal y dos movimientos rotativos.
- Robots de CoordenadasAngulares: Su posicionamiento se realiza mediante tres movimientos rotativos.
3.3.- Clasificación por su Arquitectura
Hay cuatro tipos a saber:
- Zoomórficos: Son artilugios que se parecen y actúan como seres vivos. Si se trata de figuras humanas se denominan Androides. Son casi exclusivos de ferias y espectáculos, del cine y de la imaginación humana. S
- Móviles: Están provistos de patas, ruedas u orugas que les permite desplazarse de acuerdo a su programación. La información les llega a través de sus sensores y son muy empleados en instalaciones industriales para transporte de mercancía y almacenaje, y también en lugares peligrosos o de difícil acceso, como el espacio olas profundidades marinas.
- Industriales: Son artilugios mecánicos y electrónicos destinados a realizar tareas de forma automática en procesos de fabricación o manipulación, carga y descarga y soldaduras por puntos en las cadenas de montaje. Son muy frecuentes en Japón y los EEUU.
- Medicina: Son prótesis robóticas o robots de asistencia en quirófano. Se está avanzando muchísimo y muy rápido en este campo.
4.- Robots Industriales
- Fabricar productos de manera económica.
- Que los productos sean de calidad.
- Que de un mismo producto se puedan elegir muchas opciones.
Como ejemplo, piensa en un automóvil, de un mismo modelo, puedes elegir, el color, el número de puertas, el tipo de llantas, con o sin alerón y todas las opciones de acabado interior. Una fábrica de coches, que construye cada día unos mil coches, cada uno con sus distintas opciones, necesita utilizar robots para que estos coches los podamos comprar a un precio asequible y tengamos garantía de su funcionamiento.
Los robots suelen emplearse en la industria en todo tipo de tareas, pero particularmente en tareas repetitivas, peligrosas o pesada. Las principales tareas que suelen llevar a cabo los robots industriales son:
- Soldadura. El robot puede soldar ahorrándole al operario el peligro de las altas temperaturas y los vapores tóxicos que se desprenden en el proceso.
- Aplicación de pintura, esmalte y adhesivos. Es un trabajo repetitivo adecuado para que lo haga una máquina en el que además se suele trabajar con productos tóxicos.
- Operaciones de corte. Tornos, fresadoras, taladrados, pulidos, etc. Las máquinas de control numérico permiten llevar a cabo estas operaciones con la máxima precisión y sin riesgo.
- Plantas nucleares. Los robots pueden trabajar en las zonas sometidas a radiaciones.
- Movimiento de piezas. Los robots se encargan de colocar las piezas o los materiales en plataformas, de suministrárselas a las máquinas o de extraer de estas últimas los productos terminados.
- Montaje y ensamblado. Son robots quienes se encargan de piezas muy pequeñas necesitadas de una gran precisión, como pueden ser los componentes eléctricos o electrónicos.
5.1.- Sistema Manipulador
El SISTEMA MANIPULADOR de un robot es un brazo mecánico que está formado por tres elementos a saber.
- Base o Pedestal de sujeción. Equivalente al hombro
- Cuerpo o Elementos Rígidos unidos con articulaciones. Equivalente al brazo o antebrazo
- Elementos de Agarre o Sujeción. Equivalente a las manos.
5.2.- Sistema Motriz
El SISTEMA MOTRIZ proporciona el movimiento a las articulaciones mediante engranajes, correas, poleas, cadenas, etc., que se denominan actuadores. Según el tipo de energía empleado pueden ser:
- Neumáticos: Usan aire comprimido como fuente de energía y se emplean para movimientos rápidos y poco precisos. Se limitan a dos posiciones (retraídos o extendidos).
- Hidráulicos: Usan generalmente aceite como fuente de energía y se emplean para desplazar grandes pesos con movimientos lentos y precisos.
- Eléctricos: Usan como fuente de energía la electricidad y son los más usados por su limpieza, presición y fácil manejo
5.3.- Sistema Sensitivo
Los SISTEMAS SENSITIVOS son aquellos dispositivos que permiten al robot obtener información de su entorno. A partir de esta información, el robot programa sus actuaciones y se puede decir que está dotado de "inteligencia artificial".
Los sensores, también denominados captadores, son dispositivos diseñados para recibir información del exterior y transformarla en una magnitud normalmente eléctrica, que se puede cuantificar y manipular. Se pueden dividir en dos:
Sensores Internos o Propios: Permiten al sistema de control conocer la posición, velocidad, vibración, fuerza y temperatura de los ejes del robot, de manera que nos va a permitir controlar los mecanismos internos del robot.
- Sensores de Posición:Captan y miden la posición de un objeto en el espacio. Los más sencillos son los de Contacto, que se activan o desactivan dependiendo de si están o no en contacto con un objeto. Los Fotoeléctricos emplean una señal liuminosa y se basan en la emisión o detección de una luz.
- Sensores de Velocidad: Detectan la velocidad lineal o angular de los objetos.
- Sensores de Ultrasonidos: Emiten una señal de ultrasonido que es captada por un receptor de manera similar a los fotoeléctricos.
- Sensores Ópticos: Suelen emplear emisores y detectores de luz infrarroja para calcular distancias lineales y angulares
- Sensores Potenciómetros: Emplean una resistencia sobre la cual se desplaza un contacto eléctrico, usándose para medir desplazamientos rectilíneos y angulares.
- De Contacto Físico: Por acción mecánica cierran o abren uno o varios contactos eléctricos unidos a entradas digitales.
- Sin Contacto Físico: Actúan a distancia sin tocar el objeto, cuya presencia detectan cuando este hace de barrera entre el foco emisor y el dispositivo receptor.
5.4.- Unidad de Control
Entendemos como SISTEMA DE CONTROL de un robot a la combinación de componentes que actúan juntos para realizar el control de un proceso. Este apartado se ha desarrollado ampliamente en el correspondiente tema de "Control" anterior al presente de "Robótica".
Entendemos como SISTEMA DE CONTROL de un robot a la combinación de componentes que actúan juntos para realizar el control de un proceso. Este apartado se ha desarrollado ampliamente en el correspondiente tema de "Control" anterior al presente de "Robótica".
