Estructuras del robot

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 .

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 .

Karel Čapek , un escritor checo , acuñó en 1921 el término "Robot" en su obra dramática "Rossum's Universal Robots / R.U.R.", a partir de la palabra checa robota , que significa servidumbre o trabajo forzado. El término robótica es acuñado por Isaac Asimov , definiendo a la ciencia que estudia a los robots.

Asimov creó también las Tres Leyes de la Robótica . En la ciencia ficción el hombre ha imaginado a los robots visitando nuevos mundos, haciéndose con el poder, o simplemente aliviando de las labores caseras.

La robótica es la ciencia encaminada a diseñar y construir aparatos y sistemas capaces de realizar tareas propias de un ser humano. ¿QUE ES LA ROBOTICA?

. 1 -Un robot no puede hacer daño a un ser humano o, por inacción, permitir que un ser humano sufra daño. 2 - Un robot debe obedecer las órdenes dadas por los seres humanos, excepto si estas órdenes entrasen en conflicto con la Primera Ley. 3- Un robot debe proteger su propia existencia en la medida en que esta protección no entre en conflicto con la Primera o la Segunda Ley. LEYES DE LA ROBOTICA .

Un robot es un dispositivo generalmente mecánico, que desempeña tareas automáticamente. ¿QUE ES UN ROBOT?

Diseños de robot que se pueden construir y programar con el kit de Lego Minstorms NXT.

TIPOS DE ROBOT 1 CLASIFICADOS POR GRADO DE AUTONOMÍA 2 CLASIFICADOS POR TIPO DE PROPÓSITO 3 CLASIFICADOS POR FUNCION 4 CLASIFICADOS POR MEDIO 5 CLASIFICADOS POR TAMAÑO (y PESO) 6 CLASIFICADOS POR ANATOMÍA O CARACTERÍSTICA 7 CLASIFICADOS POR METODOLOGÍA DE DISEÑO 8 CLASIFICADOS POR TIPO DE INTELIGENCIA

Clasificación de los robots: Según su cronología: La que a continuación se presenta es la clasificación más común: 1ª Generación. Manipuladores. Son sistemas mecánicos multifuncionales con un sencillo sistema de control, bien manual, de secuencia fija o de secuencia variable.

2ª Generación. Robots de aprendizaje. Repiten una secuencia de movimientos que ha sido ejecutada previamente por un operador humano. El modo de hacerlo es a través de un dispositivo mecánico. El operador realiza los movimientos requeridos mientras el robot le sigue y los memoriza.

3ª Generación. Robots con control sensorizado. El controlador es una computadora que ejecuta las órdenes de un programa y las envía al manipulador para que realice los movimientos necesarios.

4ª Generación. Robots inteligentes. Son similares a los anteriores, pero además poseen sensores que envían información a la computadora de control sobre el estado del proceso. Esto permite una toma inteligente de decisiones y el control del proceso en tiempo real.

Según su arquitectura La arquitectura, es definida por el tipo de configuración general del Robot, puede ser metamórfica. El concepto de metamorfismo, de reciente aparición, se ha introducido para incrementar la flexibilidad funcional de un Robot a través del cambio de su configuración por el propio Robot. El metamorfismo admite diversos niveles, desde los más elementales (cambio de herramienta o de efecto terminal), hasta los más complejos como el cambio o alteración de algunos de sus elementos o subsistemas estructurales. Los dispositivos y mecanismos que pueden agruparse bajo la denominación genérica del Robot, tal como se ha indicado, son muy diversos y es por tanto difícil establecer una clasificación coherente de los mismos que resista un análisis crítico y riguroso.

La subdivisión de los Robots, con base en su arquitectura, se hace en los siguientes grupos: Poliarticulados, Móviles, Androides, Zoomórficos e Híbridos.

1. Poliarticulados En este grupo están los Robots de muy diversa forma y configuración cuya característica común es la de ser básicamente sedentarios (aunque excepcionalmente pueden ser guiados para efectuar desplazamientos limitados) y estar estructurados para mover sus elementos terminales en un determinado espacio de trabajo según uno o más sistemas de coordenadas y con un número limitado de grados de libertad". En este grupo se encuentran los manipuladores, los Robots industriales, los Robots cartesianos y se emplean cuando es preciso abarcar una zona de trabajo relativamente amplia o alargada, actuar sobre objetos con un plano de simetría vertical o reducir el espacio ocupado en el suelo.

2. Móviles Son Robots con gran capacidad de desplazamiento, basados en carros o plataformas y dotados de un sistema locomotor de tipo rodante. Siguen su camino por telemando o guiándose por la información recibida de su entorno a través de sus sensores. Estos Robots aseguran el transporte de piezas de un punto a otro de una cadena de fabricación. Guiados mediante pistas materializadas a través de la radiación electromagnética de circuitos empotrados en el suelo, o a través de bandas detectadas fotoeléctricamente, pueden incluso llegar a sortear obstáculos y están dotados de un nivel relativamente elevado de inteligencia.

3. Androides Son Robots que intentan reproducir total o parcialmente la forma y el comportamiento cinemática del ser humano. Actualmente los androides son todavía dispositivos muy poco evolucionados y sin utilidad práctica, y destinados, fundamentalmente, al estudio y experimentación. Uno de los aspectos más complejos de estos Robots, y sobre el que se centra la mayoría de los trabajos, es el de la locomoción bípeda. En este caso, el principal problema es controlar dinámica y coordinadamente en el tiempo real el proceso y mantener simultáneamente el equilibrio del Robot.

4. Zoomórficos Los Robots zoomórficos, que considerados en sentido no restrictivo podrían incluir también a los androides, constituyen una clase caracterizada principalmente por sus sistemas de locomoción que imitan a los diversos seres vivos. A pesar de la disparidad morfológica de sus posibles sistemas de locomoción es conveniente agrupar a los Robots zoomórficos en dos categorías principales: caminadores y no caminadores. El grupo de los Robots zoomórficos no caminadores está muy poco evolucionado.

5. Híbridos Estos Robots corresponden a aquellos de difícil clasificación cuya estructura se sitúa en combinación con alguna de las anteriores ya expuestas, bien sea por conjunción o por yuxtaposición. Por ejemplo, un dispositivo segmentado articulado y con ruedas, es al mismo tiempo uno de los atributos de los Robots móviles y de los Robots zoomórficos. De igual forma pueden considerarse híbridos algunos Robots formados por la yuxtaposición de un cuerpo formado por un carro móvil y de un brazo semejante al de los Robots industriales. En parecida situación se encuentran algunos Robots antropomorfos y que no pueden clasificarse ni como móviles ni como androides, tal es el caso de los Robots personales.

Médicos: Los robots médicos son, fundamentalmente, prótesis para disminuidos físicos que se adaptan al cuerpo y están dotados de potentes sistemas de mando. Con ellos se logra igualar con precisión los movimientos y funciones de los órganos o extremidades que suplen.

Industriales: Los robots industriales son artilugios mecánicos y electrónicos destinados a realizar de forma automática determinados procesos de fabricación o manipulación. Son en la actualidad los más frecuentes. Japón y Estados Unidos lideran la fabricación y consumo de robots industriales siendo Japón el número uno.

Teleoperadores: Hay muchos "parientes de los robots" que no encajan exactamente en la definición precisa. Un ejemplo son los teleoperadores. Dependiendo de cómo se defina un robot, los teleoperadores pueden o no clasificarse como robots. Los teleoperadores se controlan remotamente por un operador humano. Cuando pueden ser considerados robots se les llama "telerobots". Cualquiera que sea su clase, los teleoperadores son generalmente muy sofisticados y extremadamente útiles en entornos peligrosos tales como residuos químicos y desactivación de bombas. Los robots teleoperadores son definidos por la NASA como: Dispositivos robóticos con brazos manipuladores y sensores con cierto grado de movilidad, controlados remotamente por un operador humano de manera directa o a través de un ordenador.

Por nivel de inteligencia La Asociación de Robots Japonesa (JIRA) ha clasificado a los robots dentro de seis clases sobre la base de su nivel de inteligencia : 1.- Dispositivos de manejo manual , controlados por una persona. 2.- Robots de secuencia arreglada. 3.- Robots de secuencia variable , donde un operador puede modificar la secuencia fácilmente. 4.- Robots regeneradores , donde el operador humano conduce el robot a través de la tarea. 5.- Robots de control numérico , donde el operador alimenta la programación del movimiento, hasta que se enseñe manualmente la tarea. 6.- Robots inteligentes , los cuales pueden entender e interactuar con cambios en el medio ambiente.

Por nivel de control Programas de control de robots Los programas en el controlador del robot pueden ser agrupados de acuerdo al nivel de control que realizan: 1.- Nivel de inteligencia artificial, donde el programa aceptará un comando como "levantar el producto" y descomponerlo dentro de una secuencia de comandos de bajo nivel basados en un modelo estratégico de las tareas. 2.- Nivel de modo de control, donde los movimientos del sistema son modelados, para lo que se incluye la interacción dinámica entre los diferentes mecanismos, trayectorias planeadas, y los puntos de asignación seleccionados. 3.- Niveles de servosistemas, donde los actuadores controlan los parámetros de los mecanismos con el uso de una retroalimentación interna de los datos obtenidos por los sensores, y la ruta es modificada sobre la base de los datos que se obtienen de sensores externos. Todas las detecciones de fallas y mecanismos de corrección son implementadas en este nivel.

Por nivel de lenguaje de progamación En la clasificación final se considera el nivel del lenguaje de programación . La clave para una aplicación efectiva de los robots para una amplia variedad de tareas, es el desarrollo de lenguajes de alto nivel. Existen muchos sistemas de programación de robots, aunque la mayoría del software más avanzado se encuentra en los laboratorios de investigación. Los sistemas de programación de robots se ubican dentro de tres clases: 1.- Sistemas guiados , en el cual el usuario conduce el robot a través de los movimientos a ser realizados. 2.- Sistemas de programación de nivel-robot , en los cuales el usuario escribe un programa de computadora al especificar el movimiento y el sensado. 3.- Sistemas de programación de nivel-tarea , en el cual el usuario especifica la operación por sus acciones sobre los objetos que el robot manipula.

SISTEMA DE ROBOTICA DE LEGO MINDSTORMS NXT

¿Cómo funciona la computación básica? MEMORIA Procesador Entrada Salida El procesador ejecuta los comandos. La memoria guarda los programas y datos. La entrada recogen información del exterior. La salida interactúa con el exterior.

¿ Que define a un robot ? Sensor – Un robot capta a través de él información de su entorno Control – Un robot usa la información para tomar una decisión Actuadores – Un robot necesita partes móviles para realizar órdenes

¿ Que movimientos realiza un robot ? Girar Transportar Caminar Nadar Volar Alcanzar Rotar Empujar … Snake Robot

¿ Como se mueven los robots ? Sensores Servo Motores Ruedas Programándolos!

CONSTRUCCIÓN Engranajes y ejes Barras y conectores Motores y ruedas Sensores y cables El ladrillo programable NXT Para construir nuestros robots hemos utilizado las piezas de LEGO®

NXT Brick El NXT es el componente más pesado de su robot, de modo que es importante asegurarlo bien, para que no se suelte ni afecte al resto de la estructura del robot. El NXT es el cerebro de su robot. Contiene un microprocesador que lee sensores, controla los motores, y ejecuta sus programas. El NXT tiene 4 puertos de entrada para sensors (1,2, 3, 4) Tres puertos de salida para motores (A, B y C). y un enlace por USB para controlar y descargar programas.

Conexiones del NXT CONEXIÓN DE LOS MOTORES CONEXIÓN DE LOS SENSORES CONEXIÓN DEL NXT AL PC

Eesta función se puede realizar mediante una conexión inalámbrica de tipo "Bluetooth" COMO CONTROLAR Y DESCARGAR PROGRAMAS

El servomotor es lo que hace moverse a su robot. Transforma la electricidad provista por las baterías en el NXT, en movimiento rotacional. Estos servomotores son mucho más potentes que los motores

Si utilizas el bloque del movimiento en el software de LEGO MINDSTORMS NXT para programar tus motores, los dos motores sincronizarán automáticamente, de modo que el robot se mueva en una línea recta. Sensor incorporado de la rotación Cada motor tiene un sensor incorporado de la rotación. Una rotación es igual a 360 grados, El sensor incorporado de la rotación en cada motor también deja fijar diversas velocidades para los motores [fijando diversos parámetros de la energía en el software].

SENSORES Usaremos 4 t i p o s de sensores LEGO . Sensor de Distancia Sensor de luz Sensor de sonido Sensor de contacto

Mide el tiempo que tarda una señal ultrasónica en ir y volver. Si el tiempo es pequeño, el objeto está cerca; si el tiempo es grande, el objeto está lejos y si el tiempo es mayor que un determinado valor, el objeto está fuera de alcance. Los sensores de distancia LASER usan rayos laser para medir la distancia a objetos . Se usan para la detección de obstáculos y navegación .

Los objetos de gran tamaño con las superficies duras vuelven las mejores lecturas. Los objetos hechos de tela suave o de ésa se curvan [como una bola] o son muy finos o pequeño puede ser difícil para que el sensor detecte. El sensor ultrasónico mide distancia en centímetros y en pulgadas. Puede medir distancias a partir de la 0 a 255 centímetros con una precisión de +/- 3 centímetros.

SENSOR DE CONTACTO Encontramos con un agujero en forma de cruz en la parte delantera del pulsador que facilita mucho cierto tipo de montajes como detectores de obstáculos (Bumper) y similares.

SENSOR DE LUZ El sensor de luz lee valores de 1 a 100. Un numero bajo indica menor cantidad de luz. Un numero alto indica una luz más brillante.

SENSOR DE SONIDO Funcionamiento, desde la medición de simples niveles de sonido (en dB o dBA), hasta el reconocimiento de tonos pasando por el reconocimiento de patrones diferenciando entre, por ejemplo, una o dos palmadas o si un comando se lo indica una o varias personas a la vez.

CABLE DE CONEXIÓN Los conectores utilizados para estas clavijas son similares a los conectores RJ12 muy familiares a los RJ11 de la línea telefónica

Engranajes, Engranajes y M ás Engranajes

¿Qué es un Engranaje? Un e ngranaje es una rueda con dientes y que se conecta a otros e ngranajes. Los e ngranajes cambian: la velocidad el torque direc c i ó n de los ejes de rotación.

8 dientes 16 dientes 24 dientes y 40 dientes Engranaje de gusano

Distintos Tipos de Engranajes Engranajes Solidario s Correas y Poleas Engranajes Cónicos Engranajes Libres Engranajes de Gusano

CONECTORES DE FRICCIÓN Los conectores de fricción son un tipo de conector que permite conectar dos componentes LEGO distintos. Los conectores grises permiten conectar dos barras y que estas giren libremente en torno al punto de conexión. Se insertan en los agujeros de las barras a conectar

CONECTORES NEGROS Los conectores negros, entregan más fricción que los grises y no permiten que las barras giren fácilmente. Hay dos tamaños disponibles: se pueden conectar 2 ó 3 barras.

GOLILLAS SEMI-GOLILLAS LAS GOLILLAS SE COLOCAN EN LOS EJES PARA MANTENERLOS EN SU LUGAR. LAS SEMIGOLILLAS QUE TAMBIEN SON PEQUEÑAS POLEAS, TIENEN MÁS FRICCIÓN QUE LA GOLILLA COMPLETA Y PROVEEN UNA MEJOR SUJECIÓN.

Las barras vienen en una variedad de largos y tienen agujeros para insertar ejes. BARRAS

EJES LOS EJES SE USAN PARA COLOCAR ENGRANAJES O RUEDAS. LA LONGITUD DE LOS EJES VARÍA ENTRE 2 Y 12 UNIDADES LEGO DE LONGITUD

PERFILES Hay una gran variedad de perfiles y codos de soporte. Permiten interconectar ejes y conectores de fricción.

¿Preguntas? Gracias [email_address]

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