HISTORIA
Durante milenios el hombre ha creado
herramientas, que con un largo proceso de
perfeccionamiento se han ido modificando hasta
obtener herramientas más cómodas, y eficaces.
En el trabajo artesanal, el hombre tenía como
funciones la de motor, operario y controlador del
sistema.
Trabajo artesano
Posteriormente ha creado máquinas herramientas
que se encargan de realizar las duras tareas
manuales.
En el trabajo mecánico, el hombre a pasado a
trabajar como operario y a controlar el sistema,
dejando a las máquinas herramientas las funciones
de motor.
Máquinas herramientas que ayudan al operario
En la actualidad ha creado sistemas automáticos.
En el trabajo automático, el hombre a pasado a
supervisar el sistema. El resto de tareas se realizan
sin intervención humana.
domingo, 22 de mayo de 2016
Arquitectura de un Robot
3 ARQUITECTURA DE UN ROBOT
La utilización de un robot, se hace muy común en un gran número de aplicaciones, donde se pretende sustituir a las personas, por lo que el aspecto del robot es muy parecido al brazo humano. Consta de una base que está unido a un cuerpo y un brazo unido al cuerpo. El brazo puede estar descompuesto en antebrazo, brazo, muñeca y mano. El brazo humano inspira para crear robots Para poder conocer el estado de las variables del entorno utiliza sensores, que facilitan la información al ordenador, una vez analizada, realiza las actuaciones necesarias por medio de los actuadores.
3.1.- Sensores. Constituyen el sistema de percepción del robot. Esto es, facilitan la información del mundo real para que los robots la interpreten.
Los más utilizados son:
Sensor de proximidad: Detecta la presencia de un objeto de tipo metálico o de otro tipo.
Sensor de Temperatura: Capta la temperatura del ambiente, de un objeto o de un punto determinado.
Sensores magnéticos (brújula digital): Capta la variación de campos magnéticos. Entre sus aplicaciones está la orientación de robots autónomos, exploradores, etc.
Sensores táctiles, piel robótica: Sirven para detectar la forma y el tamaño de los objetos que el robot manipula. La piel robótica se trata de un conjunto de sensores de presión montados sobre una superficie flexible.
Sensores de iluminación: Capta la intensidad luminosa, el color de los objetos, etc. Es muy útil para la identificación de objetos. Es parte de la visión artificial y en numerosas ocasiones son cámaras. Sensores de velocidad, de vibración (Acelerómetro) y de inclinación: Se emplean para determinar la velocidad de actuación de las distintas partes móviles del propio robot o cuando se produce una vibración. También se detecta la inclinación a la que se encuentra con respecto a la gravedad el robot o una parte de él.
Sensores de presión: Permiten controlar la presión que ejerce la mano del robot al coger un objeto. Sensores de sonido: Se trata de un micrófono con el que poder oír los sonidos.
Microinterruptores: Se trata de múltiples interruptores y finales de carrera muy utilizados. Existen infinidad de sensores que se puede obtener en el mercado.
3.2.- Actuadores. Son los encargados de realizar movimientos o cualquier tipo de actuación sobre el robot o sus herramientas. Los actuadores suelen ser de tres tipos, eléctricos, neumáticos o hidráulicos. Algunos actuadores son:
Sistema de impulsión del robot: Pueden utilizar motores eléctricos, servomotores, cilindros hidráulicos o neumáticos, u otros. Con ellos movemos las distintas partes del robot.
Relés y contactores: Se utilizan para activar tensiones y corrientes en los circuitos de potencia. Por ejemplo para controlar un arco de soldadura.
Electroválvulas: Con ellas se controlan los circuitos neumáticos e hidráulicos.
Pinzas: Son las manos del robot, con ellas agarran los objetos.
3.3.- Tipos de robots industriales. Los robots industriales componen una gran gama de tamaños y configuraciones. La configuración hace referencia a la forma física que le ha sido dada a los brazos. Podemos encontrar las siguientes configuraciones.
Robot cartesiano. Este tipo de robot utiliza tres dispositivos deslizantes perpendiculares entre si, para generar movimientos de acuerdo a los tres ejes cartesianos X, Y y Z.
Robot cilíndrico. Se basa en una columna vertical que gira sobre la base. También tiene dos dispositivos deslizantes que pueden generar movimientos sobre los ejes Z e Y.
Robot esférico o polar. Utiliza un brazo telescópico que puede bascular en torno a un eje horizontal. Este eje telescópico está montado sobre una base giratoria. Las articulaciones proporcionan al robot la capacidad de desplazar el brazo en una zona esférica.
Robot de brazo articulado. Se trata de una columna que gira sobre la base. El brazo contiene una articulación, pero sólo puede realizar movimientos en un plano. En el extremo del brazo contiene una eje deslizante que se desplaza en el eje Z. El robot más común de este tipo se conoce como robot SCARA.
Robot antropomórfico. Está constituido por dos componentes rectos que simulan el brazo o antebrazo humano, sobre una columna giratoria. Estos antebrazos están conectados mediante articulaciones que se asemejan al hombro y al codo.
3.4.- Otra clasificación de robots. Atendiendo a su aspecto físico y a su funcionalidad, pueden clasificarse de la siguiente manera.
Poliarticulados. Son robots sedentarios, o sea que no se pueden desplazar, están diseñados para mover sus brazos y herramientas en un determinado espacio de trabajo. En este grupo se encuentran los manipuladores y algunos robots industriales.
Móviles. Son robots con gran capacidad de desplazamiento, acoplados a carros o plataformas. Estos robots aseguran el transporte de un sitio a otro de piezas. Están dotados de un cierto grado de inteligencia, lo que les permite sortear obstáculos.
Nanorobots. Son pequeños robots capaces de cosas sorprendentes. Existen algunos que viajan por la sangre y son capaces de inyectar la cantidad precisa de droga en una célula. Se trata de robots experimentales.
Androides. Son robots que intentan reproducir la forma y los movimientos del ser humano. En la actualidad son poco evolucionados y con poca utilidad práctica.
Zoomórficos. Se caracterizan por imitar el sistema de locomoción de algunos seres vivos. Se encuentran el pleno desarrollo se utilizan para desplazarse sobre superficies accidentadas y con numerosos obstáculos. Su aplicación práctica tiene bastante interés en la exploración de otros planetas así como el estudio de volcanes, y entornos de difícil acceso.
La utilización de un robot, se hace muy común en un gran número de aplicaciones, donde se pretende sustituir a las personas, por lo que el aspecto del robot es muy parecido al brazo humano. Consta de una base que está unido a un cuerpo y un brazo unido al cuerpo. El brazo puede estar descompuesto en antebrazo, brazo, muñeca y mano. El brazo humano inspira para crear robots Para poder conocer el estado de las variables del entorno utiliza sensores, que facilitan la información al ordenador, una vez analizada, realiza las actuaciones necesarias por medio de los actuadores.
3.1.- Sensores. Constituyen el sistema de percepción del robot. Esto es, facilitan la información del mundo real para que los robots la interpreten.
Los más utilizados son:
Sensor de proximidad: Detecta la presencia de un objeto de tipo metálico o de otro tipo.
Sensor de Temperatura: Capta la temperatura del ambiente, de un objeto o de un punto determinado.
Sensores magnéticos (brújula digital): Capta la variación de campos magnéticos. Entre sus aplicaciones está la orientación de robots autónomos, exploradores, etc.
Sensores táctiles, piel robótica: Sirven para detectar la forma y el tamaño de los objetos que el robot manipula. La piel robótica se trata de un conjunto de sensores de presión montados sobre una superficie flexible.
Sensores de iluminación: Capta la intensidad luminosa, el color de los objetos, etc. Es muy útil para la identificación de objetos. Es parte de la visión artificial y en numerosas ocasiones son cámaras. Sensores de velocidad, de vibración (Acelerómetro) y de inclinación: Se emplean para determinar la velocidad de actuación de las distintas partes móviles del propio robot o cuando se produce una vibración. También se detecta la inclinación a la que se encuentra con respecto a la gravedad el robot o una parte de él.
Sensores de presión: Permiten controlar la presión que ejerce la mano del robot al coger un objeto. Sensores de sonido: Se trata de un micrófono con el que poder oír los sonidos.
Microinterruptores: Se trata de múltiples interruptores y finales de carrera muy utilizados. Existen infinidad de sensores que se puede obtener en el mercado.
3.2.- Actuadores. Son los encargados de realizar movimientos o cualquier tipo de actuación sobre el robot o sus herramientas. Los actuadores suelen ser de tres tipos, eléctricos, neumáticos o hidráulicos. Algunos actuadores son:
Sistema de impulsión del robot: Pueden utilizar motores eléctricos, servomotores, cilindros hidráulicos o neumáticos, u otros. Con ellos movemos las distintas partes del robot.
Relés y contactores: Se utilizan para activar tensiones y corrientes en los circuitos de potencia. Por ejemplo para controlar un arco de soldadura.
Electroválvulas: Con ellas se controlan los circuitos neumáticos e hidráulicos.
Pinzas: Son las manos del robot, con ellas agarran los objetos.
3.3.- Tipos de robots industriales. Los robots industriales componen una gran gama de tamaños y configuraciones. La configuración hace referencia a la forma física que le ha sido dada a los brazos. Podemos encontrar las siguientes configuraciones.
Robot cartesiano. Este tipo de robot utiliza tres dispositivos deslizantes perpendiculares entre si, para generar movimientos de acuerdo a los tres ejes cartesianos X, Y y Z.
Robot cilíndrico. Se basa en una columna vertical que gira sobre la base. También tiene dos dispositivos deslizantes que pueden generar movimientos sobre los ejes Z e Y.
Robot esférico o polar. Utiliza un brazo telescópico que puede bascular en torno a un eje horizontal. Este eje telescópico está montado sobre una base giratoria. Las articulaciones proporcionan al robot la capacidad de desplazar el brazo en una zona esférica.
Robot de brazo articulado. Se trata de una columna que gira sobre la base. El brazo contiene una articulación, pero sólo puede realizar movimientos en un plano. En el extremo del brazo contiene una eje deslizante que se desplaza en el eje Z. El robot más común de este tipo se conoce como robot SCARA.
Robot antropomórfico. Está constituido por dos componentes rectos que simulan el brazo o antebrazo humano, sobre una columna giratoria. Estos antebrazos están conectados mediante articulaciones que se asemejan al hombro y al codo.
3.4.- Otra clasificación de robots. Atendiendo a su aspecto físico y a su funcionalidad, pueden clasificarse de la siguiente manera.
Poliarticulados. Son robots sedentarios, o sea que no se pueden desplazar, están diseñados para mover sus brazos y herramientas en un determinado espacio de trabajo. En este grupo se encuentran los manipuladores y algunos robots industriales.
Móviles. Son robots con gran capacidad de desplazamiento, acoplados a carros o plataformas. Estos robots aseguran el transporte de un sitio a otro de piezas. Están dotados de un cierto grado de inteligencia, lo que les permite sortear obstáculos.
Nanorobots. Son pequeños robots capaces de cosas sorprendentes. Existen algunos que viajan por la sangre y son capaces de inyectar la cantidad precisa de droga en una célula. Se trata de robots experimentales.
Androides. Son robots que intentan reproducir la forma y los movimientos del ser humano. En la actualidad son poco evolucionados y con poca utilidad práctica.
Zoomórficos. Se caracterizan por imitar el sistema de locomoción de algunos seres vivos. Se encuentran el pleno desarrollo se utilizan para desplazarse sobre superficies accidentadas y con numerosos obstáculos. Su aplicación práctica tiene bastante interés en la exploración de otros planetas así como el estudio de volcanes, y entornos de difícil acceso.
Sistemas de Control
2. SISTEMAS DE CONTROL
Entendemos como un sistema de control a la combinación de componentes que actúan juntos para realizar el control de un proceso.
Este control se puede hacer de forma continua, es decir en todo momento o de forma discreta, es decir cada cierto tiempo. Cuando el sistema es continuo, el control se realiza con elementos continuos.
Cuando el sistema es discreto, el control se realiza con elementos digitales como el ordenador, por lo que hay que digitalizar los valores antes de su procesamiento y volver a convertirlos tras el procesamiento.
En cualquier caso existen dos tipos de sistemas, sistemas en lazo abierto y sistemas en lazo cerrado.
2.1.- Sistemas en lazo abierto. Son aquellos en los que la salida no tiene influencia sobre la señal de entrada. Sistema en lazo abierto Un ejemplo puede ser el amplificador de sonido de un equipo de música. Amplificador de sonido ejemplo de lazo abierto Cuando nosotros variamos el potenciómetro de volumen, varia la cantidad de potencia que entrega el altavoz, pero el sistema no sabe si se ha producido la variación que deseamos o no.
2.2.- Sistemas en lazo cerrado. Son aquellos en los que la salida influye sobre la señal de entrada. Sistema en lazo cerrado Un ejemplo puede ser el llenado del agua de la cisterna de un inodoro. Llenado de una cisterna de agua ejemplo de lazo cerrado El control se realiza sobre el nivel de agua que debe contener la cisterna. Cuando tiramos del tirador de salida, la cisterna queda vacía. En ese momento el flotador baja y comienza a entrar agua en la cisterna. Cuando el flotador sube lo suficiente, la varilla que contiene en un extremo al flotador y en el otro el pivote que presiona sobre la válvula de agua, se inclina de manera que el pivote presiona sobre la válvula y hace que disminuya la entrada de agua. Cuanto más cerca está del nivel deseado más presiona y menor cantidad de agua entra, hasta estrangular totalmente la entrada de agua en la cisterna. En la figura inferior se puede observar los distintos componentes del bucle cerrado. Entrada de agua, controlador (válvula), nudo comparador (lo realiza tanto la válvula como el pivote y la palanca de la varilla), la realimentación (el flotador junto con la varilla y la palanca) y la salida de agua (que hace subir el nivel del agua).
2.3.- Sistemas discretos.
Los sistemas discretos son aquellos que realizan el
control cada cierto tiempo.
En la actualidad se utilizan sistemas digitales para
el control, siendo el ordenador el más utilizado, por
su fácil programación y versatilidad.
El control en los robots generalmente corresponde
con sistemas discretos en lazo cerrado, realizado
por computador.
El ordenador toma los datos de los sensores y
activa los actuadores en intervalos lo más cortos
posibles del orden de milisegundos.
Entendemos como un sistema de control a la combinación de componentes que actúan juntos para realizar el control de un proceso.
Este control se puede hacer de forma continua, es decir en todo momento o de forma discreta, es decir cada cierto tiempo. Cuando el sistema es continuo, el control se realiza con elementos continuos.
Cuando el sistema es discreto, el control se realiza con elementos digitales como el ordenador, por lo que hay que digitalizar los valores antes de su procesamiento y volver a convertirlos tras el procesamiento.
En cualquier caso existen dos tipos de sistemas, sistemas en lazo abierto y sistemas en lazo cerrado.
2.1.- Sistemas en lazo abierto. Son aquellos en los que la salida no tiene influencia sobre la señal de entrada. Sistema en lazo abierto Un ejemplo puede ser el amplificador de sonido de un equipo de música. Amplificador de sonido ejemplo de lazo abierto Cuando nosotros variamos el potenciómetro de volumen, varia la cantidad de potencia que entrega el altavoz, pero el sistema no sabe si se ha producido la variación que deseamos o no.
2.2.- Sistemas en lazo cerrado. Son aquellos en los que la salida influye sobre la señal de entrada. Sistema en lazo cerrado Un ejemplo puede ser el llenado del agua de la cisterna de un inodoro. Llenado de una cisterna de agua ejemplo de lazo cerrado El control se realiza sobre el nivel de agua que debe contener la cisterna. Cuando tiramos del tirador de salida, la cisterna queda vacía. En ese momento el flotador baja y comienza a entrar agua en la cisterna. Cuando el flotador sube lo suficiente, la varilla que contiene en un extremo al flotador y en el otro el pivote que presiona sobre la válvula de agua, se inclina de manera que el pivote presiona sobre la válvula y hace que disminuya la entrada de agua. Cuanto más cerca está del nivel deseado más presiona y menor cantidad de agua entra, hasta estrangular totalmente la entrada de agua en la cisterna. En la figura inferior se puede observar los distintos componentes del bucle cerrado. Entrada de agua, controlador (válvula), nudo comparador (lo realiza tanto la válvula como el pivote y la palanca de la varilla), la realimentación (el flotador junto con la varilla y la palanca) y la salida de agua (que hace subir el nivel del agua).
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HISTORIA
Durante milenios el hombre ha creado herramientas, que con un largo proceso de perfeccionamiento se han ido modificando hasta obtener herramientas más cómodas, y eficaces. En el trabajo artesanal, el hombre tenía como funciones la de motor, operario y controlador del sistema. Trabajo artesano Posteriormente ha creado máquinas herramientas que se encargan de realizar las duras tareas manuales. En el trabajo mecánico, el hombre a pasado a trabajar como operario y a controlar el sistema, dejando a las máquinas herramientas las funciones de motor. Máquinas herramientas que ayudan al operario En la actualidad ha creado sistemas automáticos. En el trabajo automático, el hombre a pasado a supervisar el sistema. El resto de tareas se realizan sin intervención humana.
Evolución en los sistemas automaticos
1. Mecanizacion
Que es mecanizacion: Mecanización es el uso de máquinas para reemplazar parcial o totalmente el trabajo humano o animal.
En el uso moderno del término se utiliza para describir procesos complejos en diversas ramas tales como la ingeniería o la economía, en los que ya no hace referencia solo a la física que reemplaza un trabajo humano por una máquina, sino que amplía esta definición a la reducción de grandes procesos a uno más eficiente que los simplifica.
2. Automatización
El término automatización se refiere a una amplia variedad de sistemas y procesos que operan con mínima, incluso sin intervención, del ser humano. Un sistema automatizado ajusta sus operaciones en respuesta a cambios en las condiciones externas en tres etapas: mediación, evaluación y control.
Esta tecnología incluye:
- Herramientas automáticas para procesar partes
- Máquinas de montaje automático
- Robots industriales
- Manejo automático de material y sistemas de almacenamiento
- Sistemas de inspección automática para control de calidad
- Control de re aprovechamiento y control de proceso por computadora
- Sistemas por computadora para planear colecta de datos y toma de decisiones para apoyar las actividades manufactureras
Las causas de la automatización son:
- Liberación de los recursos humanos para que realicen tareas que requieran mayores conocimientos
- Eliminación de trabajos desagradables – peligrosos
Los inconvenientes de la automatización es el incremento de costes fijos, incremento de mantenimiento, Reducción de flexibilidad de los recursos.
Clases de automatización
Hay tres clases muy amplias de automatización industrial: automatización fija, automatización programable y automatización flexible.
La automatización fija se utiliza cuando el volumen de producción es muy alto, por tanto, se puede justificar económicamente el alto costo del diseño de equipo especializado para procesar el producto con rendimiento alto y tasas de producción elevadas. Un posible inconveniente de la automatización fija es su ciclo de vida que va de acuerdo a la vigencia del producto en el mercado.
La automatización programable se emplea cuando el volumen de producción es relativamente bajo y hay una diversidad de producción a obtener. En este caso el equipo de producción es diseñado para adaptarse a la variaciones de configuración del producto; esta adaptación se realiza por medio de un programa (Software).
Por su parte la automatización flexible es más adecuada para un rango de producción medio. Estos sistemas poseen características de la automatización fija y de la automatización programada. Los sistemas flexibles suelen estar constituidos por una serie de estaciones de trabajo interconectadas entre sí por sistemas de almacenamiento y manipulación de materiales, controlados en su conjunto por una computadora.
3. Robotizacion
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