Robòtica 2007

De Lledonerwiki
Dreceres ràpides: navegació, cerca

Contingut

Introducció

La robòtica forma part de la tecnologia, i estudia el diseny i la construcció de maquines capaces fer tasques repetitives o perilloses per el ser humà.Les ciències i tecnologies de les que prové podrien ser:algebra,autometes programables,les màquines d'estat,la mecànica,l'electrònica i l'informàtica.

En aquest treball us explicarem com està format un robot i el seu funcionament intern i extern i també com es pot controlar de manera precisa. Vos donarem a entendre l'estructura, actuadors, sensors del robot i la seva unitat de control. També entendreu per a que es fan servir els robots i tots els tipus que hi ha i les coses que poden fer

Robot de darrera generació.
cà robot

Què és un robot

Un robot es un dispositiu geneeralment mecànic, que fa tasques automàtiques, ja sigui d'acord a supervisio humana directa, a traves d'un progrma informàtic seguint un conjunt de regles generals empleen tècniques d'intel·ligència artificial. Generalment aquestes feines substitueixen, imiten o estenen el treball humà, com l'assemblatge en línies de manufactura, la manipulació d'objectes pesats o perillosos, el treball a l'espai, etc.


Roboot.jpeg Robott.jpeg Rrobot.jpeg

Un robot també es pot definir com una entitat feta per l'home amb un cos i una connexió de retroalimentació intel·ligent entre el sentit i l'acció. No sota l'acció directa del control humà. Usualment, la intel·ligència és una computadora o un microcontrolador executant un programa. Tanmateix, s'ha avançat molt en el camp dels robots amb intel·ligència alàmbrica. Les accions d'aquest tipus de robots són generalment portades a terme per motors o actuadors que mouen extremitats o impulsen al robot.

Què és la tecnologia del control i la automàtica

En l'era de l'automatització, la tecnologia de control automàtic ha adquirit el més alt significat per als moderns sistemes tècnics. Els bucles optimitzats de control contribuïxen a l'estalvi de recursos tals com energia i matèria primera, i asseguren la qualitat dels productes. Per altra banda, amb la integració de la tecnologia de control, es poden elaborar productes intel·ligents i innovadors, la qual constituïx la base per a mantenir la competitivitat en el mercat mundial. L'ampli camp d'aplicacions d'aquesta tecnologia va des dels sistemes antibloqueo de frens en l'automòbil, passant pel pilot automàtic dels avions de gran capacitat, fins a arribar al control de posició d'un satèl·lit o una nau espacial; o també des del mesurament automàtic d'enfocament en una petita càmera fotogràfica, passant pel control de la climatització en un edifici d'oficines, fins a arribar al control de processos d'una gran instal·lació d'alta tecnologia per a processos de la indústria química. Amb el sistema d'instrucció en tecnologia de control, els estudiants poden accedir als coneixements bàsics d'aquesta tecnologia, als temes avançats d'una manera transparent i propera a la pràctica. Per a això s'empren moderns sistemes d'instrucció com reguladors de funcionament digital i sistemes d'instrucció multimèdia, per a així transmetre a l'estudiant la capacitat necessària per a actuar en la pràctica.


La idea de l'home de crear essers dotats de inteligència no és gens moderna. Com en molts d'altres casos les primeres referències les trobem a l'antiga Grècia i en la seva mitologia. Durant els primers segles de la nostra història tot el que es tenia eren referències mitològiques, el mite de Hefesto i el seu Talos i de Pigmalió amb la seva Galatea en són els exemples més rellevants. Però en l'històtia antiga a més dels mites grecs també hi tenim algunes referències a estatues capaces de realitzar moviments, que semblaven vives segons alguns. Aquestes estatues deixen pas als automates, que amb major o menor complexitat, juntament amb la lògica han omplert la història de la IA fins a principis del segle XX i l'aparició dels primers ordinadors. La història de la lògica va molt lligada a la història de la IA. [edit] Mites Com ja hem dit, el concepte de màquines pensants, no és gens modern, resulta ser tant antic com la nostra pròpia història. Les primeres referències les trobem en la mitologia grega, en un Deu menor, el que podríem considerar el primer enginyer de robots, Hefest. Hefest era el Deu del foc i el guerrer diví, però no fou un Deu amb els atributs característics d’aquests, a diferència dels altres era una divinitat poc agraciada i amb alguna disminució física. El seu aspecte poc agraciat i la seva disminució, deguda a motius diversos segons diverses llegendes*, varen provocar que la seva mare, Hera el desterrés de l’Olimp. right Al ser desterrat, Hefest es va haver d’adaptar a la vida terrenal, i per superar els problemes deguts a la disminució es va construir uns ajudants, dues estàtues femenines daurades dotades de intel•ligència. Aquestes varen ser les seves primeres creacions, més endavant en feu d’altres, com una sèrie de petits robots que servien en les festes de l’Olimp i quan acabaven tornaven soles cap a casa. Però les seves creacions més importants i reconegudes foren dos encàrrecs que rebé de Zeus. El primer fou un encàrrec d’un regal per Europa, Talos. Talos va ser una estàtua de bronze que tenia com a objectiu vigilar la illa de Creta, patrullar les seves platges i evitar qualsevol intrusió. Cal assenyalar però que el més destacat de Talos no era la seva vida artificial, sinó la seva força i la seva immortalitat, això era el que el feia més especial. L’altre gran creació de Hefest, en col•laboració amb altres Deus fou Pandora, més coneguda per la seva caixa. Hefest, a encàrrec de Zeus, li va dona la forma i la vida, Venus la bellesa, Atenea la saviesa, Mercuri l’enginy, cada Deu li va donar els seus dons.

Aquests són les dues primeres referències de la IA, amb uns atributs ben diferents dels objectius més apreciat i buscats actualment en la recerca en IA, la immortalitat i la curiositat.

De la mateixa època tenim altres personatges com Galatea, la obra d’art de Pigmalió que s’acaba convertint en la seva dona, però aquí la història ja és diferent. Aquí l’artífex de la vida artificial no és l’habilitat de l’artista, sinó el desig d’aquest i els poders dels Deus.

Origens i evolució dels robots

Elements d'un robot

Estructura

Are analitzarem els components dels robots desde el punts de vista diferents,desde un punt de vista general,i desde un punt de vista industrial


Com tot dispositiu funcional,els robots tenen una estructura formada per distints sistemes o subsistemes y components.

Tots els robots tenen una mica en comú encuant a la forma i el funcionament :

El xassís es l'encarregat de donar-li forma al robot i sosteni els components. Pot esta construida per distints materials, i tenen moltes formes diferents. Així segons el xassís poden tenir:

      - Endoesquelet: estructura interna.
      - Exoesquelet: estructura externa.

Les fonts de moviment son les que proporcionen el moviment al robot,la mes utilitzada es el motor electric.

Un motor es un dispositiu que converteix l'energia electrica en moviment que s'utilitza per fer moure les rodes,braços i altres. A l'electronica s'utilitzen motors de corrent continu.Quan les fonts de moviment no manegen directament es mitjans de locomoció del robot, es precisa un interface o mitjan de tramsmisió del moviment com per exemple uns engregatges, rodetes de friccio,corrioles i coretges.

Els mitjans de locomoció son sistemes que permeten al robot desplesarse.El mes utilitzat i simple es el de rodes. Alguns robots han de sosteni o manipula alguns objectes i per aixo empren dispositius anomenats mitjans d'agrari.El mes comu es la ma mecànica. Que esta feta semblant a la ma humana.

La font d'alimentació dels robots depen de l'aplicació que s'els doni als mateixos, així si el robot s'ha de desplaçar autònomament, s'alimentarà segurament amb bateries elèctriques recargables, mentre que si no requereix desplaçar-se o només ho ha de fer mínimament, es pot alimentar mitjançant corrent altern a través d'o convertidor. En els robots de joguina o didàctics es poden emprar bateries comunes o piles, i en els de molt baix consum cel·les solars. Els sensors li permeten al robot a manejar-se amb certa intel·ligència a l'interactuar amb el mitjà. Són components que detecten o perceben certs fenòmens o situacions. Aquests sensors pretenen en certa forma imitar els sentits que tenen els éssers vius. Entre els diferents sensors que podem trobar estan les fotoceldas, els fotodíodes, els micròfons, els sensors de toc, de pressió, de temperatura, d'ultrasons i fins i tot càmeres de video com part important d'una "visió artificial" del robot.


Actualment els moderns microprocessadors i microcontroladors, així com altres circuits específics per al maneig de motors i relés, els convertidors A D/i D/A, reguladors de voltatge, simuladors de veu, etc. permeten dissenyar i construir targetes de control per a robots molt eficients i de cost no molt elevat. El baix cost actual d'una computadora personal permet utilitzar-la per a controlar robots de qualsevol tipus utilitzant els grans avantatges que suposa dita dispositiva. Passant a l'entorn industrial, podem observar el següent en els dispositius que es troben instal·lats en moltíssimes fàbriques: En els sistemes automàtics de manipulació de peces o objectes podem distingir dos parts estructurals molt bé definides.

  • La primera és la màquina pròpiament aquesta, o sigui tot el sistema mecànic i els motors o actuadores i el sistema d'agarri o subjecció dels objectes. * Els sensors de força, visió i so són detectors necessaris perquè la màquina sàpiga exactament l'estat de totes les variables que precisa per a una correcta actuació.
  • El sistema de control i el llenguatge de programació formen el sistema de presa automàtica de decisions, que inclou la planificació, el control dels moviments i la interpretació de les dades que aporten els sensors.

Actuadors

Els actuadors són dispositius capaços de generar una força a partir de líquids d'energia elèctrica i gaseosa.L'actuador rep l'ordre d'un regulador o controlador i dona l'ordre necesaria per a activar un element final de control,com son les vàlvules. N'hi ha tres tipus: -Hidraulics -Neumàtics -Elétrics

-Els actuadors hidràulics, pneumàtics elèctrics són usats per a manejar aparells mecatronics. En general, els actuadors hidràulics s'empren quan el que es necessita és potència, i els pneumàtics són simples posicionaments. No obstant això, els hidràulics requereixen massa equip per a subministrament d'energia, així com de manteniment periòdic. D'altra banda, les aplicacions dels models pneumàtics també són limitades des del punt de vista de precisió i manteniment.


Els actuadors elèctrics també són molt utilitzats en els aparells mecatronics, com per exemple, en els robots. Els servomotors CA sense escombretes s'utilitzessaran en el futur com actuadors de posicionament precís a causa de la demanda de funcionament sense tantes hores de manteniment.



  • Cilindres neumàtics i hidràulics:realitzen el moviments lineals.

Actuadorscilindresneumàtics.jpg

  • Motors neumàtics i hidràulics:realitzen moviments de gir mitjançant d'energia hidràulica o neumàtica.
  • Vàlvules:n'hi ha de mando directa,motoritzades i electroneumàtiques.S'empleen per regular el caudal de gasos i líquids.

Actuadorsvàlvules.jpg

  • Resistències calefactores:s'usen per encalentir el motor.
  • Motors elèctrics:els més empleats són el d'inducció,de continua,brushless i pas a pas.
  • Bombes,compresors,i ventiladors:Moguts geberalment per motors elèctrics

Sensors

Un sensor és un dispositiu que detecta fenòmens físics, com per exemple: l'energía, la velocitat, l'accelaració, el tamany, la quantitat, etc. Podriem dir també que un dispositiu una de les seves propietats és detectar una senyal, o fa perque un alte element la pugui interpretar. Com per exemple el termòmetre de mercuri que aprofita la propietat de dilatarse o contreures per l'acció de temperatura.

Un sensor és un tipus de transductor que transforma la magnitud que es vol medir, i una altra facilita la seva mida. Pot ser de indicació directa o poden estar conectats a un indicador, i així poden ser llegits pels humans. Fitxer:Sensor humitat.jpg La majoria dels sensors són elèctrics o electrònics. Els sensors electrònics i els sensors químics son uns dels més importants degut al seu camp d'ampliació. Aquests s'han utilitzat amb èxit al medi ambient, la medicina i als processos industrials. Alguns tipus d'exemples com:

  • Sensors de temperatura: Termopar, Termistor.
  • Sensors de deformació: Galga extensiométrica.
  • Sensors d'àcid: IsFET
  • Sensors de llum: fotodiodo, fotoresistència, fototransistor
  • Sensors de so: micròfon
  • Sensors de contacte: fi de la carrera del sensor
  • Sensors d'imatge digital (fotografía): CCD o CMOS
  • Sensors de proximitat: sensor de proximitat

Unitat de control

La recerca de la unitat de control se centra en les àrees seguents:la robòtica, la visió per ordinador, i els sistemes avancats de control. Un sistema de control es el conjunt de components físics conectats i relacionats entre si que sencareguen de regular l'automatisme o màquina automàtica .Existeixen dos tipus de sistemes de control, clarament diferenciades.

Funcionament bàsic d'un robot i el seu control

Tots els esers vius tenen “òrgans” encarregats de percebre el seu entorn, i grácies a ells poden sobreviure.

Aquests “òrgans” son sensors que capten informació de l'exterior per enviar-la a la central de proces (cervell ↔ controlador) i donar una resposta, que es duu per els actuadors (musculs, lligaments,... ↔ motors, displays,..).

Al igual que hi ha infinitut de essers vius cada un amb una forma i característiques adecuats a la seva forma de viure, existeixen o es poden crear multitud de robots per als quals depenent de la finalitat seran composts de uns determinats elements.

Una part molt important del diseny de microrobots es l'estudi del seu funcionamient i del seu entorn habitual, ja que a partir de aquest estudi tenim que elegir els components que van a formar part del robot.

Per dotar a aquestes maquines la capacitat de realizar petitess tarees de forma independient es necessari dotar-les de sensors, a partir dels quals coneixen el seu entorn i poden dur a terme múltiples funcions.

Bascom incorpora un repertori d'instruccions especialitzades per a la implementació de tasques d'interfície habituals com son les que permeten comunicar busos SPI, 1WIRE, I2C, etc. amb el microcontrol·lador.

Pararobots.jpg

Per al control de servos, existeix la instrucció Servo (temps) que permet generar un impuls de l'allargada adequada , el qual és enviat de forma periódica (utilitzant les interrupcions d' un temporitzador intern) per tal de conservar l'angle seleccionat.

La seva utilització és ben simple, i es poden controlar fins a 12 Servos. Donat que la base de temps es generada per un temporitzador intern, el temps depèn del cristall que tingui l'oscil·lador del micro, i per tant ho haurem d'indicar al principi del programa.

Classificació dels diferents tipus de robot

Els robots poden ser dels diferents tipus:

Manipuladors:

Son sistemes mecànics multifuncionals, amb un sencill sistema de control, que permiteix governar el moviment de els seus elements poden ser de forma manual, seqüència fixa i de seqüència variable.

Robots amb control per computador:

Son manipuladors o sistemes mecànics multifuncionals, controlats per un computador, que habitualment, sol ser un microordinador.El control per compuador dispossa de un llegunatge especific, compossat per varies instruccions, adaptades al robot, amb lo que es pot confeccionar un programa d'aplicació utilitzan nomès el treminal del computador, no el braç.

Robots inteligents:

Son similars als del grup anterior, pero, a més, son capaços de relacionar-se amb el mon que els rodeja a travès de sensors i tomar decisions en temps real, on molt poc coneguts en el mercat i es troben en fase experimental. el so de la maquina i la inteligencia artificial, son les ciencies que més estàn estudian per a la seva aplicació en els robots inteligents.

Honda-asimo.jpg

Microrobots:

Amb fins educacionals, de entreteniment o investigació, existeixen numerosos robots de formació o micro-robots a un peru molt asequible, i, la seva estructura i funcionament son similars als de aplicació industrial.Son manipuladors que es limiten a repetir una sequencia de moviments, previament executada per un operador humà.

Robots de repetició o aprendisatge:

Son manipuladors que es limiten a repetir una sequencia de moviments, previament executada per un operador humà. fen us d'un controlador o un dispositiu auxiliar. Els robots d'aprendizatge son els més coneguts, avui en dia, en els ambients industrials i el tipus de programació que incorporen, rebeix el nom de "gestual".

Robots seguidors:

El present document descriu el diseny i construccio d'un robot movil que segueix una linia blanca en un fondo negre. S'emplea la conduccio diferencial, es a dir una roda delantera loca i dues traccions en la part de darrera. El robot se controla mediant el microcontoçrolador PIC16F84, la programació se desserrolla amb el llenguatge C amb el compliador PICLITE de HI-TECH que s'executa en l'ambient de MPLAB y el PIC se grava amb el programador NOPPP.

Per què es fan servir els robots

Hi ha diferents tipus de robots:

  • Els robots majordoms:

Un robot majordom és un robot dissenyat per a treballar en les tasques de la casa, per tant ha de ser capaç d'ocupar múltiples tasques diferents: des de planchar fins a fregar, passant per cuinar o fer els llits.

  • Els robots polimórfics o múltimorfics:

Són robots capaços d'adaptar diferents formes físiques de manera autónomes.

  • Els robots col·laboratius:

Són robots que interactuen entre ells per desarollar una tarea conjunta.

  • Els robots ápodos:

Són robots que no están dotats de parts móvils diferenciades del seu tronc, com poden ser cames o peus. Aquests són els que imiten el comportament de serps, cucs i altres organismes vius que emplen el seu propi tronc central per desplaçar-se.

  • Els robots bípedes: és un robot que disposa de dues cames per a desplaçar-se.

Hi ha diferens tipus de robots bípedes:

  • Robot Bípede Dinàmic: el sistema del qual de locomoció està basat en dues cames i que és capaç de caminar sense necessitat d'interrompre el seu avanç.
  • Robot Bípede Estàtic: el sistema del qual de locomoció està basat en dues cames i que ha d'interrompre el seu avanç al caminar per a garantir l'equilibri.
  • Els robots humanoides:

Es un robot que té les característiques d'un ser humà: dues cames, dos braços un tronc i un cap.

  • Els robots Segways:

Es un robot amb dues rodes que no están disposades amb dues línees com una bicicleta sinó que están posades amb paral·lel. Aquest robot manté l'equilibri enterra gràcies als seus múltiples sensors que proporcionen informació sobre la seva estabilitat.Tenen suficient fordça com per desplaçar a un ser humà sobre ell.



En un principi els robots estaven creats com un passatemps, eren creats amb el fi d'entretenir el seu amo.

Els robots están capacitats perque puguin comunicar-se de la mateixa manera com ho fan els humans, és a dir, per mitjà de la paraula, amb l'ajuda de gestos i la possibilitat de donar èmfasi i entoncació de la veu.

Els robots a la xarxa

Eines de l'usuari