jueves, 02 de julio de 2009

ROBOTIZACIÓN
En el lenguaje diario, se dice que un proceso está “robotizado” cuando los seres humanos que la llevaban a cabo han sido sustituidos por uno o varios robots. Dado que los trabajadores utilizaban herramienta y máquinas en su trabajo, los robots servirán también, a las mismas máquinas en su trabajo y utilizaran unas herramientas especiales adaptadas a sus características anatómicas. Cuando se comparan, desde el punto de vista productivo, un robot con un trabajador humano, se observa la nula capacidad de decisión que tienen los robots no inteligentes y la escasez de los llamados inteligentes. Pero por otra parte, se observa también, su enorme potencial productivo (sobre todo en las labores repetitivas), merced a la posibilidad de trabajo ininterrumpido y preciso, incluso en condiciones ambientales inaceptables para las personas. Por lo que, que muchas tareas, un solo robot puede sustituir a dos o más hombres. 

ROBÓTICA
El objetivo de la Robótica es liberar al hombre de tareas peligrosas, tediosas o pesadas y realizarlas de manera automatizada. Así, Robótica puede ser definida como la teoría y la práctica de tareas automatizadas, que por su naturaleza estaban reservadas al hombre. 
La Robótica es el deseo de sintetizar algunos aspectos de las funciones que realiza el hombre a través del uso de mecanismos, sensores y computadoras. Su estudio involucra muchas áreas del conocimiento que a grandes rasgos las podemos dividir en: manipulación mecánica, locomoción, visión por computadora e inteligencia artificial.
ROBOT
La palabra robot fue usada por primera vez en el año 1921, cuando el escritor checo Karel Capek (1890-1938) estrena en el teatro nacional de Praga su obra Rossum’s Universal Robot (R.U.R.). Su origen es la palabra eslava robota, que se refiere al trabajo realizado de manera forzada. Actualmente el término robot encierra una gran cantidad de mecanismos y máquinas en todas las áreas de nuestra vida. Su principal uso se encuentra en la industria en aplicaciones tales como el ensamblado, la soldadura o la pintura. En el espacio se han utilizado desde brazos teleoperados para construcción o mantenimiento hasta los famosos exploradores marcianos Pathfinder. Robots para aplicaciones submarinas y subterráneas se incluyen en exploraciones, instalación y mantenimiento de estructuras. Los robots militares o policías pueden hasta desactivar bombas y patrullar áreas enemigas. Lo más novedoso en Robótica son los robots aplicados en la Medicina como prótesis y en la Agricultura como recolectores. No esta excluida por supuesto el área del entretenimiento, los parques temáticos, las películas y hasta los juguetes nos sorprenden cada nueva temporada.

ROBOT INDUSTRIAL
La principal diferencia entre un robot y una máquina convencional es que el primero es capaz de modificar su tarea a realizar. Esto convierte a los robots en la solución ideal para el cambiante y exigente mundo de la industria. 
El término robot puede adquirir muchos significados diferentes dependiendo del contexto. En este trabajo, un robot será considerado como un robot industrial, también llamado manipulador o brazo robot. Este tipo de robot consiste en un brazo mecánico articulado (inspirado en el brazo humano). 
La Federación Internacional de Robótica (IFR) en su informe técnico ISO/TR distingue entre robot industrial y otros robots con la siguiente: 
" ...por robot industrial de manipulación se entiende a una máquina de manipulación automática, reprogramable y multifuncional con tres o más ejes que pueden posicionar y orientar materias, piezas, herramientas o dispositivos especiales para la ejecución de trabajos diversos en las diferentes etapas de la producción industrial, ya sea en una posición fija o en movimiento..." 
Un típico robot industrial no tiene la capacidad de iniciar ninguna acción por su cuenta. Todas sus secuencias necesarias son determinadas de antemano, a través de un programa dentro de la computadora. De aquí la importancia de una representación exacta del medio ambiente dentro de la computadora del robot. 

COMPONENTES
Los componentes de un robot industrial son los siguientes: el manipulador o brazo mecánico, la unidad de control, la herramienta y la fuente de poder. 
El brazo mecánico es la parte del robot con la que estamos más familiarizados. Este se encarga de realizar los movimientos necesarios para llevar a cabo la tarea. El brazo esta formado por una serie de elementos o eslabones unidos mediante articulaciones. Cada uno de los movimientos independientes que puede realizar cada articulación con respecto a la anterior, se denomina grado de libertad (GDL). El número de grados de libertad del robot viene dado por la suma de los grados de libertad de las articulaciones que lo componen 
La unidad de control, generalmente una computadora es la encargada de controlar los distintos componentes del robot. Ésta puede almacenar las trayectorias a seguir por parte del robot. También se encarga de controlar la comunicación tanto interna como externa. 
El brazo mecánico por si solo poco puede hacer. Necesita de una herramienta para poder realizar una tarea. Las herramientas varían de acuerdo al tipo de tarea, un ejemplo de estas son las pinzas, las pistolas de pintura o de soldadura. 
La fuente de poder no es necesariamente única ya que puede ser: eléctrica, neumática o hidráulica. La unidad de control funciona con energía eléctrica, pero el brazo mecánico y la herramienta pueden utilizar energía neumática (gas comprimido) o hidráulica (fluidos). 

SISTEMA ROBOTIZADO
Un sistema robotizado o célula robótica es el componente de una línea de producción que incluye uno o más robots para realizar una tarea específica. Los componentes de un sistema robotizado son: 
I. Las máquinas (robot manipulador, brazo mecánico, etc.). Lo que entendemos por robots industriales. 
II. El medio ambiente. Para el caso de robots fijos el ambiente se reduce a su espacio de acción. 
III. La tarea, esta se define como la diferencia entre dos estados del medio ambiente. Esta tarea debe ser descrita a la computadora en un lenguaje apropiado.
IV. La computadora o cerebro del robot. Esta es la parte del robot que genera las señales de control de acuerdo a la información que se recibe. Las señales generadas actúan directamente sobre el robot y provienen de un programa o secuencia de instrucciones. 

TIPOS DE ROBOTS

a) Robots impulsados neumáticamente
La programación de estos robots consiste en la conexión de tubos de plástico a unos manguitos de unión de la unidad de control neumático. Esta unidad está formada por dos partes: una superior y una inferior. La parte inferior es un secuenciador que proporciona presión y vacío al conjunto de manguitos de unión en una secuencia controlada por el tiempo. La parte superior es el conjunto de manguitos de unión que activan cada una de las piezas móviles del robot. Las conexiones entre manguitos determinan qué piezas intervendrán en el movimiento, en qué dirección se moverán y los diferentes pasos que deberán efectuar. Modificando las conexiones de los manguitos de unión se podrán programar otras secuencias de pasos distintas.
Los robots del tipo descrito son los más simples que existen. Hay quien opina que a este tipo de máquinas no se les debería llamar robots; Sin embargo, en ellas se encuentran todos los elementos básicos de un robot: estas máquinas son programables, automáticas y pueden realizar gran variedad de movimientos.

b) Robots equipados con servomecanismos
Otro tipo de robots más sofisticados desde el punto de vista del control y de las prestaciones que ofrecen es, los que llevan servomecanismos.
El uso de servomecanismos va ligado al uso de sensores, como los potenciómetros, que informan de la posición del brazo o la pieza que se ha movido del robot, una vez éste ha ejecutado una orden transmitida. Esta posición es comparada con la que realmente debería adoptar el brazo o la pieza después de la ejecución de la orden; si no es la misma, se efectúa un movimiento más hasta llegar a la posición indicada.

c) Robots punto a punto
Añadiendo a los servomecanismos una memoria electrónica capaz de almacenar programas y un conjunto de circuitos de control digital, se obtienen robots más potentes y de más fácil manejo.
La programación de este tercer tipo de robots se efectúa mediante una caja de control que posee un botón de control de velocidad, mediante el cual se puede ordenar al robot la ejecución de los movimientos paso a paso. Se clasifican, por orden de ejecución, los pasos que el robot debe seguir, al mismo tiempo que se puede ir grabando en la memoria la posición de cada paso. Este será el programa que el robot ejecutará. Una vez terminada la programación, el robot inicia su trabajo según las instrucciones del programa. A este tipo de robots se les llama punto a punto, porque el camino trazado para la realización de su trabajo está definido por pocos puntos. Para ejemplificar este método de programación pensemos en un niño que dirige un automóvil por control remoto. Si el vehículo dirigido tuviera una memoria que grabase los movimientos que el niño le ordena, podría realizar los mismos movimientos sin control y ser dirigido por la circuitería electrónica que ejecutaría el programa grabado en memoria.
Gracias a la memoria electrónica que poseen estos robots, se pueden tener almacenados varios programas. El modo de elegir uno de los programas almacenados se hace a través de los recogidos por algún sensor o por una señal de input que les llega a través de las órdenes dadas por el programador.
Estos robots se usan por ejemplo en las cadenas de soldadura de carrocerías de automóviles. Los robots están programados para soldar automóviles de varios modelos distintos. El programador, o un sensor, reconoce el tipo de automóvil y decide el programa que se ha de aplicar en cada caso.
Estos programas constan de pocos pasos, muchas veces sólo cien; esto significa que no sirven como controladores de robots para trabajos de continuo movimiento. Para solventar este inconveniente, se usa una cinta en la que se almacenan miles de pasos de programa que el robot leerá y ejecutará; en estos casos la cinta actúa de memoria. Robots de este tipo, que se pueden encontrar en cadenas de pintura por spray, ya empiezan a trabajar como si fueran computadoras propiamente dichas.

d) Robots controlados por computadora
Un cuarto tipo de robots comprende aquellos que se pueden controlar mediante computadora. Con ella es posible programar el robot para que mueva sus brazos en línea recta o describiendo cualquier otra figura geométrica entre puntos preestablecidos. La programación se realiza mediante una caja de control o mediante el teclado de la computadora. El movimiento de sus brazos se especifica mediante varios sistemas de coordenadas según la referencia que se tome: la mesa de trabajo en la que se encuentra apoyado el robot o el extremo del brazo del robot. La computadora permite además acelerar más o menos los movimientos del robot, para facilitar la manipulación de objetos pesados.

e) Robots con capacidades sensoriales
Aún se pueden añadir a este tipo de robots capacidades sensoriales: sensores ópticos, codificadores, etc. Los que no poseen estas capacidades sólo pueden trabajar en ambientes donde los objetos que se manipulan se mantienen siempre en la misma posición. En el caso de la cadena de soldadura de carrocerías de automóviles, las carrocerías están en movimiento hasta que llegan delante del robot, donde quedan inmóviles hasta que éste termina su trabajo; en este momento la cadena se vuelve a poner en movimiento hasta que vuelve a detenerse cuando otra carrocería está delante del robot, y así sucesivamente. Si estos robots tuvieran capacidades sensoriales, podrían suprimirse las paradas en la cadena. Supongamos que hay un codificador sujeto a la línea de movimiento y que el robot está provisto de un sensor óptico. El primero indicará al robot la velocidad de la carrocería y con el segundo el robot sabrá cuándo esta carrocería se mueve en su área de trabajo, momento en que empezará a ejecutar las órdenes que le llegan de la computadora. A partir de este momento, la computadora del robot irá transformando el sistema de coordenadas con respecto a la carrocería en movimiento para que el robot pueda efectuar las soldaduras en el lugar apropiado.
Los robots con capacidades sensoriales constituyen la última generación de este tipo de máquinas. El uso de estos robots en los ambientes industriales es muy escaso debido a su elevado costo. Actualmente, las compañías industriales están valorando si económicamente les resulta más ventajoso mantener los robots que necesitan tener inmóviles los objetos o bien este último tipo de robots. La razón del encarecimiento de estas máquinas es el alto costo de los aparatos sensoriales y del software utilizado para el manejo.
A pesar de todo, la investigación sobre los aparatos sensoriales está en pleno apogeo, lo que conducirá seguramente a un abaratamiento de éstos y a un aumento de su potencia y de sus capacidades.
Estos robots se usan en cadenas de embotellado para comprobar si las botellas están llenas o si la etiqueta está bien colocada. 

FUTURO DE LA ROBÓTICA

A pesar de que existen muchos robots que efectúan trabajos industriales, aquéllos son incapaces de desarrollar la mayoría de operaciones que la industria requiere. Al no disponer de unas capacidades sensoriales bien desarrolladas, el robot es incapaz de realizar tareas que dependen del resultado de otra anterior.

En un futuro próximo, la robótica puede experimentar un avance espectacular con las cámaras de televisión (ejemplo de aparato sensorial), más pequeñas y menos caras, y con las computadoras potentes.

Los sensores se diseñarán de modo que puedan medir el espacio tridimensional que rodea al robot, así como reconocer y medir la posición y la orientación de los objetos y sus relaciones con el espacio. Se dispondrá de un sistema de proceso sensorial capaz de analizar e interpretar los datos generados por los sensores, así como de compararlos con un modelo para detectar los errores que se puedan producir. Finalmente, habrá un sistema de control que podrá aceptar comandos de alto nivel y convertirlos en órdenes, que serán ejecutadas por el robot para realizar tareas enormemente sofisticadas.

Si los elementos del robot son cada vez más potentes, también tendrán que serlo los programas que los controlen a través de la computadora. Si los programas son más complejos, la computadora deberá ser más potente y cumplir nos requisitos mínimos para dar una respuesta rápida a la información que le llegue a través de los sensores del robot.

Paralelo al avance de los robots industriales es el avance de las investigaciones de los robots llamados androides, que también se beneficiarán de los nuevos logros en el campo de los aparatos sensoriales. De todas formas, es posible que pasen decenas de años antes de que se vea un androide con mínima apariencia humana en cuanto a movimientos y comportamiento.

LA ROBOTIZACIÓN Y LA ECONOMÍA

Una de las razones principales que han favorecido la gran demanda de la robotización en los último años ha sido la economía. Hay que tener en cuenta, que las tendencias de la producción en cadenas de montaje haya dado el terreno a la implantación de los robots.

La robotización de una industria trae consigo dos vías de reducción de costos, una indirecta y otra directa. Entre las causas directas destacan, normalmente el ahorro en mano de obra, entre las indirectas se pueden citar al aumento de la calidad de producción, registrando en forma de series más homogéneas y con menor probabilidad de rechazo.


Tags: ROBOTIZACIÓN

Publicado por armando320 @ 10:32
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Comentarios
Publicado por carlos
viernes, 10 de julio de 2009 | 19:04
ya habia dado un comentario pero no se si onote mi correo de todas maneras contactate es castillo-carlos84@hotmail.com de todas maneras como comentario acerca de tus articulos te recomendaria leer yo robot de isaac asimov nada que ver con la pelicula