Robòtica 2007

De Lledonerwiki
Dreceres ràpides: navegació, cerca

Contingut

Introducció

Robot de darrera generació.
cà robot

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

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

Com a curiositat, la paraula "robot" ve del vocable txec robota, "servitud", "treball forçat" o "esclavitud", especialment els anomenats "treballadors llogats" que van viure en l'Imperi Austrohongarès fins a 1848.

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.

Hi ha molts tipus de robots com per exemple:

  • Robot angular: És un robot industrial el braç del qual comprèn tres articulacions de revolució.
  • Robot articulat: És un robot industrial el braç del qual comprèn tres articulacions de revolució.
  • Robot cartesià: És un robot industrial el braç del qual comprèn tres articulacions prismàtiques amb les direccions de translació disposades segons un sistema de coordenades cartesianes.
  • Robot cilíndric: És un robot industrial el braç del qual comprèn una articulació de revolució i dues articulacions prismàtiques amb l'eix de rotació de la primera i les direccions de translació respectives de les segones dis posats segons un sistema de coordenades cilíndriques.
  • Robot de manipulació: És un robot industrial que té per funció la prensió i el desplaçament d'objectes, per a la qual cosa té com a terminal un prensor.
  • Robot de muntatge: És un robot industrial que té per funció la prensió, el desplaçament i l'acoblament d'objectes per obtenir-ne un conjunt, per a la qual cosa té com a terminal un prensor.
  • Robot de pintura: És un robot de procés que té per funció la projecció de pintura o d'altres materials de revestiment, per a la qual cosa té com a terminal una pistola de pintura.
  • Robot de procés: És un robot industrial que realitza una operació determinada d'un procés de fabricació.
  • Robot de soldadura per arc: És un robot de procés que té per funció la unió de dues peces per mitjà de la soldadura per arc, per a la qual cosa té com a terminal una torxa de soldadura per arc.
  • Robot de soldadura per punts: És un robot de procés que té per funció la unió de dues peces per mitjà de la soldadura per punts, per a la qual cosa té com a terminal una pinça de soldadura per punts.
  • Robot didàctic: És un robot de dimensions reduides i baix cost que té per funció la instrucció i l'entrenament dels operadors humans sobre la programació de tasques i la utilització dels robots industrials.
  • Robot esfèric: És un robot industrial el braç del qual comprèn dues articulacions de revolució i una articulació prismàtica amb els eixos de rotació respectius de les primeres i la direcció de translació de la segona disposats segons un sistema de coordenades polars o esfèriques.
  • Robot industrial: És un robot manipulador automàtic, reprogramable i multifuncional que pot posicionar i orientar materials, peces, eines o dispositius especials per a l'execució de tasques diverses en les diferents etapes d ela producció industrial.
  • Robot intel·ligent: És un robot industrial que té unu sistema de control que incorpora tècniques d'intel·ligència artificial i que compta amb un sistema de percepció d'lat nivell.
  • Robot mòbil: És un robot industrial muntat sobre una base mòbil.
  • Robot modular: És un robot industrial construït a partir de la combinació de diverses unitats estàndards, independents i intercanviables, com are articulacions, braços, punys i terminals, amb els accionements corresponents i controlades per un ùnic sistema de ontrol.
  • Robot pendular: És un robot polar el braç del qual comprèn dues articulacions de revolució disposades en forma de suspensió de Cardan i una articulació prismàtica que desplaça el puny en una direcció de tranlació que se situa en la vertical o en el seu entorn.
  • Robot polar: És un robot industrial el braç el qual comprèn dues articulacions de revolució prismàtica amb els eixos de rotació respectius de les primeres i la direcció de translació de la segona disposats segons un sistema de coordenades polars o esfèriques.
  • Robot pòrtic: És un robot industrial l'estructura articulada del qual comprèn un pòrtic.
  • Robot rectengular: És un robot industrial el braç del qual comprèn tres articulacions prismàtiques amb les direccions de transalació disposades segons un sistema de coordenades cartesianes.
  • Robot Scara: És un robot industrial el braç del qual comprèn dues articulacions de revolució amb els eixos de rotació respectius verticals i una articulació primàtica amb la direcció de translació també vertical, per la qual cosa presenta una acomodació horitzontal fàcil.
  • Robot vertebrat: És un robot industrial al braç del qual comprèn un nombre elevat d'elements, sempre superior a tres, cadascun del quals pivota sobre l'element anterior.

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 éssers 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 Déu menor, el que podríem considerar el primer enginyer de robots, Hefest. Hefest era el Déu del foc i el guerrer diví, però no fou un Déu 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 donar la forma i la vida, Venus la bellesa, Atenea la saviesa, Mercuri l’enginy, cada Déu li va donar els seus dons.

Aquestes 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 Déus.

Per la configuració i optimització de un circuit de control se requereix amplis coneixements prop del comportament estàtic i dinàmic del sistema de control. Aquesta informació és molt important, ja que domes en ella l'especialista podrà triar el controlador indicat per un determinat sistema de control i ajustar-ho de una manera òptima en la pràctica professional. Amb l'equip d'experimentació MTI 5.1 per el sistema d'ensanyament UniTr@in-I, parescut els empleats en la pràctica, se pot estudiar de forma autodidàctica, per mitjà d'experiments, el comportament estàtic i dinàmic dels components del sistema ademés del sistema de control en bucle tancat.

Automatització de Processos

En primer lloc, s'analitzen els diferents tipus de sensors i d'accionadors utilitzats per les fàbriques. Després s'estudien els mètodes per al modelatge de sistemes d'esdeveniments discrets, necessaris per resoldre els problemes lògics d'automatització. Després, es realitzarà un estudi, en profunditat, dels elements constitutius dels autòmates programables industrials (tipus de CPU, mòduls d'entrada i sortida, etc.). L'enfocament serà eminentment pràctic.

Origens i evolució dels robots

Origen

El 1774, Pierre Jaquet-Droz, va descriure una màquina autòmatica, amb moviments propis. Però gairebé 150 anys més tard, en 1920, la idea és va transformar en una realitat, gràcies al Txec Karel Capek, que va cridar a la seva màquina robata, paraula que en l'idioma Txec que significa treball. En 1956, els enginyers Engelberger i Devol, havien comprovat que la meitat del treball executat pels obrers consistia en dur materials d'un lloc a un altre. Van Decidir associar-se amb l'enginyer Mink, que era un destacat expert entre qui experimentaven en màquines intel·ligents. En 1960, va néixer Shakey, un robot muntat sobre rodes, proveït d'una càmera de televisió i d'un micro-processador. Shakey estava dotat de la capacitat de traslladar objectes pesats d'un lloc a un altre. Llavors, els fabricants del robot, van predir que els homes del futur disposarien d'una major quantitat d'hores lliures per a l'oci, ja que serien reemplaçats per les màquines automàtiques. Al començament hagueren de vèncer-se diverses dificultats. Les primeres màquines tenien un cost entre 40 i 100 mil dòlars i l'operació-hora de l'artefacte era de 6 dòlars. Defensant la seva posició, deien els fabricants, que desapareixia la necessitat de capacitar al personal: bastava dotar-lo amb un nou programa. A més, van adduir, que els robots treballaven sempre a igual ritme. La primera indústria va utilitzar robots; va ser l'automobilística, encapçalada per la General Motors. Ja es vaticina que abans que finalitzi el segle XX, haurà robots capaços de preparar desdejuni o menjars i fins que reemplaçaran als assessors econòmics i financers, per la seva enorme capacitat per a emmagatzemar informació, analitzar-la i proposar una decisió. podran reemplaçar al personal de gerència. Les possibilitats de tenir treball, també, disminuiran. En 1993, ja es calculava que els robots de la nova generació, almenys, tindràn capacitat per a reemplaçar a 5 persones.

Robotdels60.jpg

Evolució

L'evolució dels robots industrials des dels seus principis ha estat vertiginosa. En poc més de 30 anys les investigacions i desenvolupaments sobre robòtica industrial han permès que els robots prenguin posicions en gairebé totes les àrees productives i tipus d'indústria. En petites o grans fabriques, els robots poden substituir a l'home en aquelles àrees repetitives i hostils, adaptant-se immediatament als canvis de producció sol·licitats per la demanda variable.



El concepte de màquines automatizades es remonta a la antigüetat, amb mites de essers mecànics vivients. Els automates, o màquines semblants a persones, ja apareixien en els rellotges de les esglesies medievals, i els rellotgers del segle XVIII eren famosos per els seves ingenioses criatures mecànicas.

El control per realimentació, el desarroll de eines especializades i la divisió del treball en tarees mes petites que pogueren realizar obrers o màquines foren ingredients esencials en la automatizació de les fàbriques en el segle XVIII. A mesura que milloraba la tecnología es desarrollaren màquines especializades per tarees com posar taps a les botelles o vertir caucho líquid en moldes per neumàtics. No obstant aixo, ninguna de aquestes màquines tenia la versatilitat del braç humà, i no podíen arribar objectes allunyats i col·locar-los en la posició desijada.

En la decada de 1890 el científic Nikola Tesla, inventor, entre muchos otros dispositivos, de los motores de inducción, ya construía vehículos controlados a distancia por radio. Tesla fue un visionario que escribió sobre mecanismos inteligentes tan capaces como los humanos.

Las máquinas más próximas a lo que hoy en día se entiende como robots fueron los "teleoperadores", utilizados en la industria nuclear para la manipulación de sustancias radiactivas. Básicamente se trataba de servomecanismos que, mediante sistemas mecánicos, repetían las operaciones que simultáneamente estaba realizando un operador.

Inmediatamente después de la Segunda Guerra Mundial comienzan los primeros trabajos que llevan a los robots industriales. A finales de los 40 se inician programas de investigación en los laboratorios de Oak Ridge y Argonne National Laboratories para desarrollar manipuladores mecánicos para elementos radiactivos. Estos manipuladores eran del tipo "maestro-esclavo", diseñados para que reprodujeran fielmente los movimientos de brazos y manos realizados por un operario.

El inventor estadounidense George C. Devol desarrolló en 1954 un dispositivo de transferencia programada articulada (según su propia definición); un brazo primitivo que se podía programar para realizar tareas específicas.

En 1958, Devol se unió a Joseph F. Engelberger y, en el garaje de este último, construyeron un robot al que llamaron Unimate. Era un dispositivo que utilizaba un computador junto con un manipulador que conformaban una "máquina" que podía ser "enseñada" para la realización de tareas variadas de forma automática. En 1962, el primer Unimate fue instalado a modo de prueba en una planta de la General Motors para funciones de manipulación de piezas y ensamblaje, con lo que pasó a convertirse en el primer robot industrial. Devol y Engelberger fundarían más tarde la primera compañía dedicada expresamente a fabricar robots, Unimation, Inc., abreviación de Universal Automation

Se puede considerar este punto como el inicio de la era de la Robótica tal como la conocemos, mediante la utilización de los robots programados, una nueva y potente herramienta de fabricación.

Durante la década de los 60, un nuevo concepto surge en relación con los anteriores avances. En vistas a una mayor flexibilidad, se hace necesaria la realimentación sensorial. En 1962, H. A. Ernst publica el desarrollo de una mano mecánica controlada por computador con sensores táctiles llamada MH-1. Este modelo evolucionó adaptándole una cámara de televisión dentro del proyecto MAC. También en 1962, Tomovic y Boni desarrollan una mano con un sensor de presión para la detección del objeto que proporcionaba una señal de realimentación al motor.

En 1963 se introduce el robot comercial VERSATRAN por la American Machine and Foundry Company (AMF). En el mismo año se desarrollan otros brazos manipuladores como el Roehampton y el Edinburgh.

En 1967 y 1968 Unimation recibe sus primeros pedidos para instalar varios robots de la serie Unimate 2000 en las cadenas de montaje de la General Motors. Al año siguiente los robots ensamblaban todos los coches Chevrolet Vega de esta compañía.

En 1968 se publica el desarrollo de un computador con "manos", "ojos" y "oídos" (manipuladores, cámaras de TV y micrófonos) por parte de McCarthy en el Stanford Artificial Intelligence Laboratory. En el mismo año, Pieper estudia el problema cinemático de un manipulador controlado por un computador. También este año, la compañía japonesa Kawasaki Heavy Industries negocia con Unimation la licencia de sus robots. Este momento marca el inicio de la investigación y difusión de los robots industriales en Japón.

En 1969 se demuestran las propiedades de la visión artificial para vehículos autoguiados en el Stanford Research Institute. Este mismo año se desarrollaron los brazos Boston y Stanford, este último dotado de una cámara y controlado por computador. Sobre el brazo Stanford se desarrolló un


Historia de la Evolución de los Robots

El brazo Stanford(1969).

experimento en el que el manipulador apilaba bloques según determinados criterios.

Las primeras aplicaciones industriales en Europa, aplicaciones de robots industriales en cadenas de fabricación de automóviles, datan de los años 1970 y 1971. En este último año, Kahn y Roth analizan el comportamiento dinámico y el control de un brazo manipulador.

Durante la década de los 70, la investigación en robótica se centra en gran parte en el uso de sensores externos para su utilización en tareas de manipulación. Es también en estos años cuando se consolida definitivamente la presencia de robots en las cadenas de montaje y plantas industriales en el ámbito mundial.

En 1972 se desarrolló en la universidad de Nottingham, Inglaterra, el SIRCH, un robot capaz de reconocer y orientar objetos en dos dimensiones. Este mismo año, la empresa japonesa Kawasaki instala su primera cadena de montaje automatizada en Nissan, Japón, usando robots suministrados por Unimation, Inc.

En 1973, Bolles y Paul utilizan realimentación visual en el brazo Stanford para el montaje de bombas de agua de automóvil. También este mismo año, la compañía sueca ASEA (futura ABB), lanza al mercado su familia de robots IRB 6 e IRB 60, para funciones de perforación de piezas.

En 1974, Nevins y sus colaboradores, en el Draper Laboratory, investigan técnicas de control basadas en la coordinación de fuerzas y posiciones, y Bejczy, en el Jet Propulsion Laboratory, desarrolla una técnica para el control de par basada en el robot Stanford. El mismo año, Inoue, en el Artificial Intelligence Laboratory del MIT, desarrolla trabajos de investigación en los que aplica la inteligencia artificial en la realimentación de fuerzas.


Historia de la Evolución de los Robots

Shakey, el primer vehículo autoguiado controlado por inteligencia artificial (1970).

También este mismo año, la empresa Cincinatti Milacron introduce el T3 (The Tomorrow Tool), su primer robot industrial controlado por computador. Este manipulador podía levantar más de 100 libras y seguir objetos móviles en una línea de montaje.

En 1975, Will y Grossman, en IBM, desarrollaron un manipulador controlado por computador con sensores de contacto y fuerza para montajes mecánicos. Este mismo año, el ingeniero mecánico estadounidense Victor Scheinman, cuando estudiaba la carrera en la Universidad de Stanford, California, desarrolló un manipulador polivalente realmente flexible conocido como Brazo Manipulador Universal Programable (PUMA, siglas en inglés). El PUMA era capaz de mover un objeto y colocarlo en cualquier orientación en un lugar deseado que estuviera a su alcance. El concepto básico multiarticulado del PUMA es la base de la mayoría de los robots actuales.

En 1976, estudios sobre el control dinámico llevados a cabo en los laboratorios Draper, Cambridge, permiten a los robots alinear piezas con movimientos laterales y rotacionales a la vez.

En 1979 Japón introduce el robot SCARA (Selective Compliance Assembly Robot Arm), y la compañía italiana DEA (Digital Electric Automation), desarrolla el robot PRAGMA para la General Motors.

Historia de la Evolución de los Robots


En la década de los 80 se avanza en las técnicas de reconocimiento de voz, detección de objetos móviles y factores de seguridad. También se desarrollan los primeros robots en el campo de la rehabilitación, la seguridad, con fines militares y para la realización

de tareas peligrosas. Así por ejemplo, en 1982, el robot Pedesco, se usa para limpiar un derrame de combustible en una central nuclear. También se pone un gran énfasis en los campos de visión artificial, sensorización táctil y lenguajes de programación. Gracias a los primeros pasos dados por compañías como IBM o Intelledex Corporation, que introdujo en 1984 el modelo ligero de ensamblaje 695, basado en el microprocesador Intel 8087 y con software Robot Basic, una modificación del Microsoft Basic, actualmente se tiende al uso de una interfaz (el ordenador) y diversos lenguajes de programación especialmente diseñados, que evitan el "cuello de botella" que se producía con la programación "clásica". Esta puede ser ahora on-line u off-line, con interfaces gráficas (user-friendly interfaces) que facilitan la programación, y un soporte SW+HW que tiende a ser cada vez más versátil.

Elements d'un robot

Estructura

Estructurabrazo.gif

Ara 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 en vers a la forma i el funcionament:

El xassis és l'encarregat de donar-li forma al robot i sostenir els components. Pot està construida per distints materials, i tenen moltes formes diferents. Així segons el xassis poden tenir:

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

Les fonts de moviment són les que proporcionen el moviment al robot,la més utilitzada es el motor eléctric.

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

Els mitjans de locomoció són sistemes que permeten al robot desplesar-se. El més utilitzat i simple és el de rodes. Alguns robots han de sostenir o manipular alguns objectes i per això empren dispositius anomenats mitjans d'agrari. El més comú és la mà mecànica. Que està feta semblant a la mà humana.

La font d'alimentació dels robots depèn 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'un 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 de imitar els sentits que tenen els éssers vius. Entre els diferents sensors que podem trobar estàn les fotoceldats, 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'un ordenador personal permet utilitzar-la per a controlar robots de qualsevol tipus utilitzant els grans avantatges que suposa aquesta 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 dues 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.

estructura simple estructura duna maquina industrialmaquina industrial

Actuadors

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

-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'utilitzessarán 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 l'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'acelaració, el tamany, la quantitat, etc. Podriem dir també que un dispositiu, una de les seves propietats és detectar una senyal, o fa que un alte element la pugui interpretar. Com per exemple el termòmetre de mercuri que aprofita la propietat de dilatarse o contreure-se 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. 200px 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:

Lego mindstorms rcx.gif
  • 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
  • Sensors de moviments: fotocelula
Thumb

En general la senyal de sortida d'aquests sensors és apta per el seu procesament per al que s'emplea un circuit de acondicionament, per exemple un pont automatic i amplificadors que adapten la senyal a nes nivells apropiats.

Sensores.jpg Sensors de radar.jpg

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 és 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.

La unitat de control és el "cervell del micropocesador". És la encargada de actives o desactivarels diversos components del microprocesador en funció de la instrucció que el microprocesador està ejacutant i en funció també de la etapa de dit de la instrucció que se està ejecutant.

La unidat de control (UC) interpreta i ejecuta las instruccions en la memoria principal i genera les senyals de control necesaries per ejecutarles.

Existeixen dos tipus de unidad de control, les cabeables, usades generalment en máquines senzilles. Els seus components habituals son: de intrucció, circuit de lógica secuencial de control de estat, circuit de lògica combinacional de emisió de reconaixamet senyals de control, y las microprogramadas, usades generalment en máquines complexes. Els seus components habituals sóm:

  • Microcontantador de programa.
  • Micromemosia ROM programable en alguns casos.
  • Decodificador.
  • Circuit Secuenciador Arquitecctura de Computadores.

Un sistema automatic pot controlar deslde la alarma de un despertador fins el llançament de una nau espacial. Generalment, els sistemes de control se componen de un dispositiu de entrada, una unidat de control i un dispositiu de surtida.El dispositiu d' entrada sol tenir un sensor que detecta les condicions del entorn. Cuant se detecten variacions en el entorn, se produeixen petites variacions en el sensor.

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 màquines 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.

Robo.jpg

Que es un robot?

Un robot industrial és un manipulador, multifuncional reprogramable, capaç de moure materies, peçes, eines o dispositius especials, segons trajectories variables, programades per realitzar tarees diverses.


Classificació dels diferents tipus de robot.

La maquinaria, per a la atumatització rigida, va donar pas al robot amb el desenllaç de controladors, rapids, basats en el microprocessador, aixi com un treball de servos en bucle tancat que permiteixen establir amb exactitud, la posició real, dels elements del robot, estableir l'erron amb la posicio desitjada. Aquesta evolucio a donat origen a una serie de tipus de robots que es citen a continuació.


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: l'operari controla directament la tarea del manipulador.
  • seqüència fixa: quan es repeteix, de forma invariable, el proces de treball preparat previament.
  • seqüència variable:es poen alterar algunes caracteristiques dels cicles de treball.


Robots de repetició o aprendisatge

Son manipuladors que es limiten a repetir una seqüència de moviments, previament executada per un operador humà. fen us d'un controlador o un dispositiu auxiliar. En aquest tipus de robots, l'operari en la fase d'ensenyances, es val d'una pistola de programació amb diversos pulsadors o teclas, o bé de josticks, o bé s'utiliza un maniqui, o a vegades, desplassa directament la ,à del robot. 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 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 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

La creació de robots capaços de dur a terme tasques de manera autònoma es pot considerar com el darrer repte de la intel·ligència artificial. Aquests tipus de robots és un bon substrat per investigar la intel·ligència. Aquest tipus de robots és un bon substrat per investigar la intel·ligéncia integrada. La conferència se centrarà sobretot en equips de robots amb l'habilitat d'avaluar conjuntament l'estat de l'entorn, comunicar-se entre si i prendre decisions per arribar a aconseguir els objectius comuns i, a partir d'aquí aprendre del feedback basat en els resultats de les seves accions.

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