ROBÓTICA

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1. Introducción2. Logro3. Definiciones4. Partes de un robot5. Tipos de articulaciones6. Aplicaciones de la robótica

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Investiga y argumenta el papel de la robótica y la simulación en la sociedad y su impacto en el medio ambiente .

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La robótica es la ciencia y la tecnología de los robots. Se ocupa

del diseño, manufactura y aplicaciones de los robots.La robótica

combina diversas disciplinas como son: la mecánica, la

electrónica, la informática, la inteligencia artificial y la ingeniería de

control.Otras áreas importantes en robótica son el álgebra, los

autómatas programables y las máquinas de estados.

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Un robot es una entidad virtual o mecánica artificial. En la práctica, esto es por lo general

un sistema electromecánico que, por su apariencia o sus movimientos, ofrece la

sensación de tener un propósito propio. La independencia creada en sus movimientos

hace que sus acciones sean la razón de un estudio razonable y profundo en el área de la

ciencia y tecnología. La palabra robot puede referirse tanele aludirse a los segundos con

el término de bots.

El término robot se popularizó con el éxito de la obra RUR (Robots Universales Rossum),

escrita por Karel Capek en 1920. En la traducción al inglés de dicha obra, la palabra

checa robota, que significa trabajos forzados, fue traducida al inglés como robot.

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Diccionario Webster. “un dispositivo automático que efectúa funciones

ordinariamente asignadas a los seres humanos”

La Real Academia. “Ingenio electrónico que puede ejecutar automáticamente

operaciones o movimientos muy varios”

ISO 8373. “manipulador reprogramable, multi funcional , controlado

automáticamente, que puede estar fijo en un sitio o moverse, y que está

diseñado para mover materiales, piezas, herramientas o dispositivos

especiales, por medio de movimientos variables programados para la

realización de diversas tareas o trabajos”

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La palabra robótica fue utilizada por primera vez por el científico y escritor de

ciencia ficción Isaac Asimov en 1942. El propuso las llamadas leyes de la

robótica:

Ley 0: Un robot no puede realizar ninguna acción, ni por inacción permitir que

nadie la realice, que resulte perjudicial para la humanidad, aun cuando ello

entre en conflicto con las otras leyes.

Ley 1: Un robot no puede dañar a un ser humano ni, por inacción, permitir que

éste sea dañado.

Ley 2: Un robot debe obedecer las órdenes dadas por los seres humanos

excepto cuando estas órdenes entren en conflicto con las leyes anteriores.

Ley 3: Un robot debe proteger su propia existencia

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Los robots disponen de cuerpo

rígido, en el que hay eslabones

con movimiento.

Los eslabones se unen entre sí

mediante art iculaciones, que

permiten el movimiento

Las partes más importantes son:1. Sensores: herramientas para la percepción2. Efectores: herramientas para la ejecución

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Los sensores permiten percibir lo que sucede en el

medio ambiente, estas pueden ser:

1. Propio-percepción

2. Percepción de fuerza

3. Percepción táctil

4. El sonar

5. Datos de la cámara

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Saber donde se encuentran sus articulaciones.

Codif icadores: se acoplan a las articulaciones

y proporcionan datos muy precisos sobre el

ángulo.

Odómetro: utilizada por los robots para medir

cambios de posición basándose en el giro de sus

ruedas.

Orientación: mediante brújulas o giroscopios.

Acelerómetros. Mide cambios de velocidad.

Tacómetro. Mide las RPM de un motor.

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Sensor de fuerzas. Tiene la capacidad

de detectar fuerzas, permite tener

movimientos obedientes donde el

robot puede desplazarse en una dirección

mientras mantiene contacto y presión fija.

Percepción tácti l . Utiliza un material

elásticos y un esquema de percepción

mediante el que se mide la distorsión del

material que esté tocándose. Se calcula la

deformación.

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El sonar. Usa el tiempo que tarda un impulso

sonoro producido por el sensor en llegar a un

objeto y ser reflejado por éste. Es bueno para

evitar obstáculos y seguirle la pista a un blanco

cercano, pero no sirve para el trazo de mapas.

Cámara. Se usa para captar escenas del medio

ambiente.

Para facilitar el trabajo del robot se ponen

etiquetas que el robot lee y le permite saber con

exactitud su ubicación.

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Son herramientas para la ejecución:

Dispositivo que produce efectos en el entorno

bajo el control del robot.

Están provisto de un actuador que convierte

comandos de soft en movimientos físicos.

Son motores eléctricos o cilindros hidráulicos o

neumáticos.

◦ Ventosas de succión

◦ Pinzas de presión

◦ Desarmadores

◦ Pistolas para soldar

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Los efectores se utilizan de dos maneras:

• Manipulación: desplaza objetos del entorno.

• Permiten transportar objetos en el ambiente de trabajo.

• Dos tipos de movimientos:• Giratorios: alrededor de

un eje• Prismáticos: movimiento

lineal (pistón en cilindro)

• Locomoción: modifica la ubicación del robot respecto del ambiente.

• El movimiento valiéndo-se de extremidades inferiores es muy difícil para los robots.

• Las ruedas y llantas son más eficientes.

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Caminante estable: pueden detenerse en cualquier

etapa de su marcha sin caerse.

Son lentos e ineficiente en cuanto a consumo de energía

Dinámicamente estables: Tienen buen desempeño si

están en movimiento.

Utilizan un movimiento rítmico de 4, 2 o 1 piernas. Se

caen si chocan contra algo.

Ruedas y l lantas. Versus extremidades

antropomórficas son: más eficientes, más fáciles de

controlar, más fáciles construir y difíciles de trasladar y

apuntar en alguna dirección.

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Son efectores que transportan objetos en el ambiente. Se estudia

mediante la cinemática.

Las cinemática es el estudio de la correspondencia entre los

movimientos del actuador y el movimiento obtenido.

Tipos de movimientos:

◦ Giratorios:

◦ Prismáticos:

Para que un robot pueda llegar al último eslabón en cualquier posición y orientación son necesarias 6 articulaciones.

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Mecánicamente un robot está formado por una

serie de elementos o eslabones unidos

mediante articulaciones que permiten un

movimiento relativo entre cada dos eslabones

consecutivos.

• Cada uno de los movimientos independientes que puede realizar cada articulación se denomina “grado de l ibertad” (GDL).

• Los GL son el número de variables independientes que fijan la situación del órgano terminal. Al final el Nro de GL es igual al número de eslabones en la cadena cinemática.

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Un robot convencional es una secuencia de articulaciones, formando una cadena cinemática.

Se conoce cinco tipos de articulaciones básicas:1. Rotacional 1 GL2. Prismática 1 GL3. Cilíndrica 2 GL4. Planar 2 GL5. Esférica (rótula) 3 GL6. Tornillo 1 GL

Esta secuencia da origen un conjunto de parámetros que hay que conocer para definir la posición y orientación del efector final.

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Prismática1 GL

Cilíndrica2 GL

Planar2 GL

Esférica (rótula)3 GL

Rotacional1 GL

Tornillo1 GL

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Es el volumen para el desempeño de su tarea Definido en el espacio euclidiano Se construye trazando los límites de cada

elemento (eslabón) y cada articulación

CartesianoPPP

CilíndricaRPP

EsféricaRRP

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Robot no holonómico: cuando la cantidad de grados de libertad

controlables es menor que la cantidad de grados de libertad. Cuanto

mayor sea la diferencia mayor es la complejidad para controlarlo.

Robot holonómico: cuando la cantidad de grados de libertad totales

y controlables es la misma.

◦ Se pueden construir robots holonómicos pero tienen un elevado costo

por la complejidad mecánica.

◦ Estos diseños facilitan el control, pero la sencillez mecánica de los no

holonómicos los convierte en la mejor opción la mayoría de las veces. Se

pueden agregar ruedas como los carros de los bomberos

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Robots Manipuladores. Conocidos como robots industriales. Son brazos articulados.

Robots Móviles. Permiten la movilidad del robot, incrementando la autonomía del manipulador.

Robots Autónomos. Realizan sus actividades sin intervención humana.

Tele-robótica. Operación de efectores a través de una red local o Internet.

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Un robot industrial es un manipulador

programable multifuncional diseñado para

mover materiales, piezas, herramientas o

dispositivos espaciales, mediante

movimientos variados, programaos para la

ejecución de la distintas tareas.

Se intenta que el robot no sólo sea

programado sin que llegue a ciertos niveles

de autonomía.

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Soldadura. Permiten calidad, uniformidad y velocidad. La soldadura puede ser por punto, por arco y por rayos láser.

Pintado por atomatización. Permite la consistencia, repetibilidad, reducción de pérdidas y de errores.

Operaciones de ensamblaje. Muy usado por la industria automotriz y en la industria de los microchips, evita el trabajo tedioso y repetitivo, permitiendo la planificación.

Manipulación de materiales. Especialmente la carga sobre tarimas.

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Están dotados de mecanismos de

locomoción, cómo ruedas, orugas, patas.

Siguen su camino por telemando o

guiándose por la información recibida de su

entorno a través de sus sensores.

En el caso de la industria puede seguir

puntos de colores en el piso, líneas o

emisiones de radio.

En caso de estar dotados de cámaras y

visión computacional puede evitar

obstáculos.

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Un agente autónomo es aquel

cuya conducta se basa

principalmente en su propia

existencia, aunque pudiendo utilizar

cierto conocimiento ya integrado.

Es aquel que aprende por

experiencia.

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En este caso las tareas de percepción del

entorno, planificación y manipulación

compleja son realizadas por humanos.

El operador actúa en tiempo real cerrando

un bucle de control de alto nivel.

El sistema le puede permitir al operador

retroalimentación sensorial del entorno

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John Craig, “Introduction to robotics,” Addison Wesley.

G. Dudek and M. Jenkin, “Computational Principles of Mobile Robotics,” Cambridge University Press.

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