Control i robòtica

De Wiki del Nigul
Salta a la navegació Salta a la cerca

Introducció

En aquesta pàgina us explicam tot sobre control i robòtica. El terme " Robòtica " va ser encunyat per Isaac Asimov per descriure la tecnologia dels robots. Ell mateix va predir fa anys l'augment d'una poderosa indústria robòtica, predicció que ja s'ha fet realitat. Recentment s'ha produït una explosió en el desenvolupament i ús industrial dels robots tal que s'ha arribat al punt de parlar de " revolució dels robots " i " era dels robots "

Què és un robot?

Un robot és un dispositiu o mecanisme articulat que desenvolupa moviments o funcions automàtiques seguint instruccions externes o unes regles que li han estat incorporades.Les instruccions i regles li poden ser donades per supervisió humana directa,(mitjançant un programa informàtic predefinit) o seguint un conjunt de regles generals,(utilitzant tècniques d'intel·ligència artificial). Generalment aquestes tasques substitueixen, imiten o estenen el treball humà, com l'assemblatge en línies de manufactura, la manipulació d'objectes pesants o perillosos, la feina a l'espai, etc.

Actualment es podria considerar que un robot és un ordinador amb la capacitat i el propòsit de moviment que en general és capaç de desenvolupar múltiples tasques de manera flexible segons la seva programació; així que podria diferenciar d'algun electrodomèstic específic.

Els robots domèstics per a la neteja i manteniment de la llar són cada vegada més comuns a les llars. No obstant això, hi ha una certa ansietat sobre l'impacte econòmic de l'automatització i l'amenaça de l'armament robòtic, una ansietat que es veu reflectida en el retrat sovint pervers i malvat de robots presents en obres de la cultura popular. Comparats amb els seus col·legues de ficció, els robots reals segueixen sent limitats.

Els robots són importants perquè la gent reacciona de forma positiva davant ells amb els quals es troben més traquils. Els robots domèstics per a la neteja i manteniment de la llar són cada vegada més comuns a les llars. No obstant això, hi ha una certa ansietat sobre l'impacte econòmic de l'automatització i l'amenaça de l'armament robòtic, una ansietat que es veu reflectida en el retrat sovint pervers i malvat de robots presents en obres de la cultura popular. Comparats amb els seus col·legues de ficció, els robots reals segueixen sent limitats

Què és la tecnologia del control i la automàtica

La tecnología de control és qualsevol tecnologia que permet controlar, generalment de forma automàtica (encara que no necessàriament ) un ambient , una màquina , etc.

L'objectiu d'un sistema de control és governar la resposta del sistema controlat sense que hagi d'intervenir directament un operari sobre els elements de sortida. L'operari manipula només les magnituds de sortida desitjades d'aquest sistema , anomenades les consignes , i el sistema de control s'encarrega de governar per mitjà dels accionaments o actuadors corresponents .

Automàtica: ciència i tècnica de l'automatització . L'automatització reemplaça l'home pura i simplement per una màquina capaç d'efectuar les mateixes operacions que aquest; l'automàtica , per contra , es proposa aprofitar aquesta substitució per reorganitzar el procés de fabricació en funció de les noves possibilitats que presenta l'automatisme respecte a la que imposava anteriorment el caràcter manual de la feina.

Orígens i evolució dels robots

Origen

La robòtica té el seu origen fa milers d'anys enrere ens basarem en registres històrics per aclarir que antigament la paraula robots no existia, sinó que eren coneguts com autòmats. La paraula robot va ser usada per primera vegada l'any 1921, quan l'escriptor txec Karel Capek (1890-1938) estrena al teatre nacional de Praga seva obra Rossum s Universal Robot (RUR). El seu origen és de la paraula eslava robota, que es refereix al treball realitzat de manera forçada.

Dates concretes:

  • 1954: A partir d'aquesta data, el nord-americà George Devol, comença la construcció d'un braç articulat que realitza una seqüència de moviments programables per mitjà de computador; es considera que aquest "braç" és el primer robot industrial.
  • 1956: Devol va conèixer a Joseph Engelberger i junts van fundar el 1960 l'empresa Unimation dedicada a la fabricació de robots.
  • 1961: Es realitzen proves d'un robot Unimat accionat hidràulicament, en un procés de fosa en motlle a General Motors.
  • 1968: Kawasaki s'uneix a Unimation i comença la fabricació i l'ús de robots industrials al Japó. En aquest any General Motors, empra bateries de robots en el procés de fabricació de les carrosseries dels cotxes.
  • 1973: L'empresa sueca ENDREÇA, fabrica el primer robot completamen et elèctric, és el tipus d'accionament que ha acabat imposant-se, a causa de les avenços registrats en el control de motors elèctrics.
  • 1974: S'introdueix el primer robot industrial a Espanya. També és l'any en què es comença a utilitzar el llenguatge de programació A, del qual derivaran altres d'ús posterior com el VAL (Victor s Assembly Languaje) dels robots PUMA, implementat en 1975 per Victor Scheinman, que al costat de Devol i Engelberger, són pioners en la robòtica industrial.
  • 1978: Comença a emprar el robot PUMA (Programmable Universal Machine for Assambly) de Unimation, que és un dels models que més s'ha usat, el seu disseny de "braç" multiarticulado és la base de la majoria dels robots actuals.
  • 1981: Comença la comercialització del robot tipus scara (Selective Compliance Armfor Robotic Assambly) al Japó.
  • 1987: Es constitueix la Federació Internacional de Robòtica amb sedeen Estocolm.

Evolució

Elements d'un robot

Estructura

Com es va avançar al sistema robòtic , un robot està format pels següents elements : estructura mecànica , transmissions , actuadors , sensors , elements terminals i controlador . Encara que els elements emprats en els robots no són exclusius d'aquests ( màquines eines i altres moltes màquines fan servir tecnologies semblants ) , les altes prestacions que s'exigeixen als robots han motivat que en ells s'utilitzin elements amb característiques específiques.

Els elements que formen part de la totalitat dels robots són:

  • Manipulador: És el component principal. Està format per una serie d'elements estructurals sòlids o eslabons units mitjançant articulacions que permeten el moviment.
  • Controlador: És el que regula cada un dels moviments del manipulador, les accions, cálculs i processat de la informació. El controlador rep i envia senyals a altres màquines-eines (per mitjà de senyals d'entrada / sortida) i emmagatzema programes.
  • Dispositius de entrada i sortida de dades: Els dispositius d'entrada i sortida permeten introduir i, al seu torn, veure les dades del controlador. Per enviar instruccions al controlador i per donar d'alta programes de control, comunament s'utilitza un ordinador addicional. Cal aclarir que alguns robots únicament posseeixen un d'aquests components. En aquests casos, un dels components d'entrada i sortida permet la realització de totes les funcions. Els més comuns són: teclat, monitor i caixa de comandaments.
  • Dispositius especials: Entre aquests es troben els eixos que faciliten el moviment transversal del manipulador i les estacions d'acoblament, que són utilitzades per a subjectar les diferents peces de treball.

Actuadors

Un actuador son dispositius capaços de transformar la força en moviment, ex: pistons, motors.

Hi ha diferents tipus:

  • Actuadors Hidràulics: La transmissió de la força es realitza a partir de l’utilització de fluids incomprimibles, com per exemple els olis.

Avantatges 

 *Elevada potència en relació al seu tamany.
 *Reduit Baklash: Problemes de transmissió indessitjat de moviment deguts a canvis en la carrega.
 *Possibilitat de generar grans forces transmitint pressions.
 *Utilitzable en ambients perillosos ja que necessiten de molt poca electrònica i el fluid pot ser no   inflamable.
 *Poden manipular carregues de major pes que els sistemes pneumàtics o elèctrics.
 *Petit temps de resposta a sobtats canvis de potència.
 *Més robust a colisions que els equips elèctrics.
 *Més fàcils de ser controlats que els equips pneumàtics.

Desventatges 

 *Perdues de fluid poden contaminar l’entorn.
 *Sorollós.
 *Canvis de temperatura en l’ambient modifiquen la viscositat del fluid de manera que a baixes temperatures la viscositat augmenta provocan moviments a batzegades.
 *El preu econòmic dels components no decrementen proporcionalment al seu tamany.
 *El control amb servo es més complexe que l’elèctric.
  • Actuadors Pneumàtics: La transmissió es realitza a menors pressions utilitzant fluids gasossos (comprimibles), com per exemple l’aire comprimit.

Avantatges 

 *Són els actuadors més barats.
 *Disposa d’un menor número de parts en moviment, reduintse els costos i augmentant l’eficiència.
 *El més rapid de resposta permeten cicles de treball de periòdes molt curts de temps.
 *Segurs en ambients perillosos, fins i tot humits, al poguer funcionar sense electrònica de control.   De fet el control sol ser de tot o res, ja que els canvis de volum son dificils de controlar.

Desventages 

 *Determinats moviments molt sofisticats i el control de velocitat esdevenen sistemes molt i molt complexes de realitzar amb pneumàtica.
 *No massa útils per manipular carregues pesades amb precissió degut a la compressió d’aire.
 *El canvis de temperatura de l’aire, al ser comprimit, pot provocar condensació i una determinada humitat dins dels conductes i actuadors. 
 *Aquesta aigua al ser més densa pot provocar problemes en la transmissió de pressions, obligant el sistema a ser drenat.  
 *El problema s’atenua ubicant apropiadament refredadors i drenadors d’aigua.
  • Actuadors Elèctrics: La transmissió es realitza a partir de la força generada per camps electromagnètics.

Avantatges 

 *Els elements bàsics, en aquest cas el motor elèctric, es molt mes lleuger que l’hidràulic.
 *La precisió i repetibilitat és més elevada que els hidràulics o pneumàtics.
 *Nets i poc sorollosos.
 *Poc manteniment i facilment reperables.
 *El lligam entre l’actuador i l’electrònica de control és molt simple.
 *En constant evolució.
 *Facilment controlables.

Desventatges 

 *Cal adaptació de transmissions de moviment, és molt més fàcil transmetre un fluid que transmetre un moviment mecànic com pot ser una rotació o traslació.
 *No utilitzable en entorns perillosos.  Tot i aixi el recent motor sense escombretes permet l’utilització en entorns inflamables al no produir-se guspires per fregament.


Els actuadors més comuns són:


  • Cilindres pneumàtics i hidràulics: Realitzen moviments lineals.
  • Motors (actuadors de gir) pneumàtics i hidràulics: Realitzen moviments de gir per mitjà d'energia hidràulica o pneumàtica.
  • Vàlvulas: N'hi ha de comandament directe, motoritzades, electropneumàtiques, etc. S'utilitzen per a regular el cabal de gasos i líquids.
  • Resistències calefactores: S'utilitzen per a escalfar.
  • Motors elèctrics: Els més utilitzats són d'inducció, de corrent continu, sense escombretes i pas a pas.
  • Bombes, compressors i ventilador: Moguts generalment per motors elèctrics d'inducció.

Sensors

De forma similar als éssers vius, els sensors faciliten la informació necessària perquè els robots interpretin el món real. Tot robot ha de tenir almenys un sensor amb el qual interactuar.

Els sensors mes comuns son:

  • Els sensors de obstacles (bumpers).
  • O els sensors per infrarrojos o ultrasons.


Les variables d'instrumentació poden ser per exemple: temperatura, intensitat lumínica, distància.

El sensors són utilitzats en objectes de la vida quotidiana com podria esser botons d'ascensor sensibles o en habitacions per detectar si hi ha moviment. Els sensors tenen moltes aplicacions que la majoria de la gent desconeix, com podria ser aplicacions en el món de la indústria aerospacial, la medicina la robòtica etc.

Classificació dels sensors

  • Passius: Són aquells que simplement mesuren senyals de l'entorn.
  • Resistius: Són els quals transformen la variació de la magnitud a mesurar en una variació de la seva resistència elèctrica. Un exemple pot ser un termistor, que serveix per mesurar temperatures.
  • Capacitius: Són aquells que serveixen per a la detecció sense contacte de qualsevol objecte Al contrari que els sensors inductius , que només reconeixen objectes metàl·lics , els sensors capacitius no només reconeixen materials metàl·lics.
  • Inductius: Són aquells que incorporen una bobina electromagnètica la qual s'usa per a detectar la presència d'un objecte metàl·lic conductor . Aquest tipus de sensor ignora objectes no metàl·lics.
  • Actius: Són aquells els quals són capaços de generar la seva pròpia energia. De vegades també són denominats sensors generadors. Un exemple pot ser un transistor en el qual la porta se substitueix per una membrana permeable només a algunes substàncies, que pot servir per mesurar concentracions.

Unitat de control

La unitat de control és un dels tres blocs funcionals principals en què es divideix una CPU. La seva funció és buscar les instruccions a la memòria principal, decodificar-les i executar-les mitjançant la CPU. Hi ha dos tipus d'unitats de control, les cablejades, usades generalment en màquines petites, i les microprogramades, de màquines més complexes.

Tipus de robots

Hi ha molts tipus de robots, i poden ser:

  1. Androides: Aquests artefactes s'assemblen i actuen com si fossin éssers humans. Aquest tipus de robots no existeixen en la realitat, almenys de moment, sinó que són elements ficcionals.
  2. Mòvils: Són robots que tenen rodes o potes que els permeten desplaçar-se segons la seva programació.aquests robots compten amb rodes o potes que els permeten desplaçar d'acord amb la programació a que han estat sotmesos. També tenen sistemes de sensors, que són els que capten la informació que aquests robots elaboren. Els mòbils són utilitzats en instal·lacions industrials, en la majoria dels casos per transportar la mercaderia en cadenes de producció així com també en magatzems.
  3. Industrials: Els robots d'aquest tipus poden ser electrònics o mecànics i se'ls utilitza per a la realització dels processos de manipulació o fabricació automàtics. També se'ls anomena robots industrials a aquells electrodomèstics que realitzen simultàniament diferents operacions.
  4. Metges: Sota aquesta categoria s'inclouen bàsicament les pròtesis per a disminuïts físics. Aquestes compten amb sistemes de comandament i s'adapten fàcilment al cos. Aquests robots el que fan és suplantar aquells òrgans o extremitats, realitzant les seves funcions i moviments. A més existeixen robots mèdics destinats a la realització d'intervencions quirúrgiques.
  5. Teleoperadors: Aquests robots són controlats de manera remota per un operador humà. A aquests artefactes se'ls utilitza en situacions extremes com la desactivació d'una bomba o bé, per manipular residus tòxics.

D'acord a la seva arquitectura, els robots poden classificar-se en:

  • Poliarticulados: Aquests poden tenir de diverses configuracions, el que tenen en comú aquests robots és que són sedentaris. Aquests són dissenyats per moure els seus terminals amb limitada llibertat i d'acord a certs sistemes de coordenades. Aquests robots són ideals per quan fa falta omplir una àmplia zona de treball.

Funcionament bàsic d'un robot i el seu control

Un robot és un mecanisme articulat que desenvolupa moviments i funcions automàtiques seguint instruccions externes o unes ordres li han incorporad. Les instruccions i ordres li poden ser donades per supervisió humana directa, mitjançant un programa informàtic predefinit o seguint un conjunt de regles generals, utilitzant tècniques d'intel·ligència artificial.

Han estat frabicats basicament per poder substituir el treball huma a segons quines feines que son perilloses com desactivar una bomba,anar a l'espai o sumergirlo a la mar.

Hi ha moltissims de tipus de robots, per lo tant, no es imposible, peroes dificil parlarne del funcionament que tenen en comu tots perque hi ha molts que son diferents com la microrobotica, que s'encarrega de fer els robots petits.

Per què es fan servir els robots

Els robots és poden classificar segons el seu us:

  • Robots domestics i de ús general: Poden realitzar una gran varietat de funcions de manera autònoma, interacciona amb portes i ascensors electrònics i dur a terme altres tasques bàsiques, els robots també són molt utilitzats per fer feines masa brutes i perilloses els robots son molt utilitzats per transportar coses dun lloc a un altra, per el montatge i també per fer exploración per la terra i a l'espai. Igual que els ordinadors, els robots de propòsits generals podem enllaçar-se amb xarxes, programari i d'altres accessoris que augmenten la seva utilitat. Poden reconeixer persones, objectes, parlar, etc.

Alguns d'aquests robots intenten imitar els ésser humans i fins i tot poden tenir una aparença humana, aquests tipus de robot reben el nom d'humonoides.

Els robots a la xarxa

Per mes informació:

Continguts

Noticies

jocs

videos

Obtingut de «https://wiki.nigul.coop/index.php?title=Control_i_robòtica&oldid=1464»