Control i robotica 2016

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. Els robots actuals no tenen molt que veure amb els humanoides, i la majoria dels experts en robòtica dirien que es complicat oferir una definició tan acertada.

Es sol entendre que un robot poseeix un elevat grau d'autonomia i d'autoplanificació, així que és capaç de fer la seva tasca sense intervenció del operador, prenguent les decisions oportunes a partir de la informació que reben els seus sensors, gracies al programa d'emmagatzamament a la seva memoria.

La paraula robot pot referir-se tant a mecanismes físics com a sistemes virtuals de programari, encara que sol al·ludir als segons amb el terme de bots.

1. Bots: És un programa informàtic, imitant el comportament d'un humà.

Què és la tecnologia del control i la automàtica

La tecnologia ( o sistema ) de control és qualsevol tecnologia que permet controlar , generalment de forma automàtica un ambient, una màquina etc...La tecnologia de control abasta tots els procediments i dispositius que permeten automatitzar les màquines i els processos.

L'objectiu d'un sistema de control és governar la resposta del sistema controlat sense que hagi d'intervenir directament un operari sobre els.Hi ha sistemes semiautòmatic, en els quals cal la intervenció humana en alguns dels aspectes que fa la màquina o el procés.

Hi ha dos tipus de sistemes de tecnologia de control:

• Sistemes de control llaç obert:

Són sistemes que no monitor-en la variable controlada, per la qual cosa no requereixen de sensor. No modifiquen el seu funcionament en funció de les condicions de l'entorn, segueixen una seqüència d'operació prefixada.

• Sistemes de control llaç tancat:

Són sistemes que vigilen permanentment la variable controlada i actuen en funció d'un possible canvi en aquesta variable. Requereixen obligatòriament d'un sensor per poder controlar la variable controlada. Modifiquen el seu funcionament en funció de la informació recollida pels sensors. Tots els exemples vistos fins ara eren sistemes a llaç tancat.

Història dels robots

L'any c.1495 es va crear en disseny d'un robot humanòide per Leonardo da Vinci.

A mitjan segle XVIII Jacques de Vauncansos va construir diversos músics de mida humana, amb el propòsit de divertir.

L'any 1805 Henri Maillardert va construir una pepa mecànica, que era capaç de fer dibuixos.

La paraula robot: va ser utilitzada per primera vegada en l'any 1921, quan l'escriptor txec Karel Capek va estrenar en el teatre nacional de Praga la seva obra Rossum's Universal Robot.

Varen tractar de materialitzar el desig humà de crear éssers a la seva semblança i que ho traguessin del treball.L'enginyer espanyol Leonardo Torres Quevedo (que va construir el primer comandament a distància per al seu automòbil mitjançant telegrafia sense fil,l'escaquista automàtic,el primer transbordador aeri i molts altres enginys) va encunyar el terme "automàtica" en relació amb la teoria de l'automatització de tasques tradicionalment associades.

Més tard, entre els anys 1939 i 1940, Westinghouse Electric Corporation va exhibir un robot humanòdide a la Exposició Universal anomenat Elektro.

Amb l'objectiu de dissenyar una màquina flexible, adaptable a l'entorn i de fàcil maneig,George Devol, va patentar el 1948, un manipulador programable que va ser el germen del robot industrial. El 1948 R.C. Goertz, va desenvolupar, amb l'objectiu de manipular elements radioactius sense risc per a l'operador, el primer tele-manipulador. Aquest consistia en un dispositiu mecànic mestre-esclau.El manipulador mestre reproduïa fidelment els moviments d'aquest.L'operador, a més de poder observar a través d'un gruix vidre el resultat de les seves accions,sentia a través del dispositiu ,les forces que l'esclau exercia sobre l'entorn.

El primer robot mòbil de la història, malgrat les seves capacitats molt limitades, va ser ELSIE (Electro-Light-Sensitive Internal-External), construït a Anglaterra el 1953. ELSIE es limitava a seguir una font de llum utilitzant un sistema mecànic realimentat sense incorporar intel·ligència addicional.

L'any 1961 George Devol va instal·lar el primer robot industrial amb el nom de Unimate.

Més tard l'any 2000, Honda Motor Co. Ltd, va crear el robot humanòide capaç de desplaçar-se de forma bípeda i interactuar amb les persones, anomenat ASIMO.

La robòtica ha evolucionat cap als sistemes mòbils autònoms, que són aquells que són capaços de desenvolupar-se per si mateixos en entorns desconeguts i parcialment canviants sense necessitat de supervisió.

En l'actualitat, la robòtica és debat entre models summament ambiciosos, com és el cas del IT, dissenyat per expressar emocions, el COG, també conegut com el robot de quatre sentits, el famós SOUJOURNER o el LUNAR ROVER, vehicle de turisme amb control remots, i altres molt més específics com el Cypher, un helicòpter robot d'ús militar, el guàrdia de trànsit japonès Anzen TARO o els robots mascotes de Sony.

En general la història de la robòtica la podem classificar en cinc generacions:

-Les dues primeres generacions, (ja aconseguides en els vuitanta), inclou la gestió de tasques repetitives amb autonomia molt limitada.

-La tercera generació, inclouria una visió artificial, en la qual cosa s'ha avançat molt en els vuitanta i en els noranta.

-La quarta generació, inclou mobilitat avançada en exteriors i interiors.

-La cinquena generació entraria en el domini de la intel·ligència artificial, en la qual cosa s'està treballant actualment.

Elements d'un robot

Estructura

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 moltes altres màquines fan servir tecnologies semblants), les altes prestacions que s'exigeixen als robots han motivat que en ells es facin servir elements amb característiques específiques.

• Els elements que formen part de la totalitat del robot són:

1. L'estructura - l'estructura mecànica (les baules, base, etc.). Això exigeix ​​molta massa, per proporcionar la rigidesa bastant estructural per assegurar l'exactitud mínima sota les càrregues útils variades.
2. Actuadors - Els motors, els cilindres, etc., les juntures del robot. Això també podria incloure els mecanismes per a una transmissió, etc.,
3. Control a l'Ordinador - Aquest ordinador uneix amb l'usuari, i al seu torn els comandaments les juntures del robot.
4. L'extrem de Braç que labora amb eina (EOAT) - La programació que proporciona l'usuari es dissenya per a les tasques específiques.
5. Ensenyi el pendent - Un mètode popular per programar el robot. Això és que una mà petita conté un dispositiu que pot dirigir moviment del robot, els punts de registre en les successions de moviment, i comença la repetició de successions. Els pendents més prolongades inclouen més funcionalitat.

Actuadors

Un actuador o accionament és un dispositiu o subsistema destinat a regular o variar la potència d'una planta o d'un automatisme. El seu principi de funcionament és la conversió d'energia generada normalment per l'aire, l'aigua o l'electricitat i transformar-la en algun tipus d'acció motriu.

Els seus elements son els següents:

• Sistema d'accionament: Es l'encarregat de produir el moviment.
• Sistema de transmissió: Es l'encarregat de transmetre el moviment de l'actuador a altres elements.
• Sistema reductor: Encarregat d'adequar la velocitat de l'actuador als valors requerits.
• Sistema de control: Encarregat d'enviar les ordres al actuador per que es mogui de certa manera.

Tipus d'actuadors

• Hidràulic
• Pneumàtic
• Elèctric
• Electrònicç

Exemples d'actuadors

• cilindres neumàtics o hidràulics
• Motors neumàtic o hidràulics
• Valvules
• Motors elèctrics
• Bombes, compressors i ventiladors.

Sensors

Un sensor és un dispositiu capaç de mesurar magnituds físiques o químiques, anomenades variables d'instrumentació i transformar-les en variables elèctriques. Les variables d'instrumentació poden ser per exemple. La gran característica que tenen els sensors, és que són sensibles a determinats estímuls que, en captar-los i eventualment valorar-los, es transmeten com a senyal; anomenada variable d'instrumentació, a un altre dispositiu o sistema, que els utilitza com a informació, bé per a efectuar algun control, algun accionament, etc., bé per elaborar alguna taula, algun gràfic, etc. Alguns exemples de variables d'instrumentació són: temperatura, distància, acceleració, pressió, força, torsió, humitat... Els sensors són utilitzats en objectes quotidians com els botons d'ascensors sensibles al tacte, les pantalles d'ordinador i en alguns llums que podem augmentar o atenuar una llum.

Hi ha dues maneres de classificar els tipus de senyals dels sensors:

1. Senyals analògics: que a grans trets té més qualitat que els digitals però també resultarà molt més car.
2. Senyals digitals: Al donar la informació en estats (0,1) és clar que perdem informació però surt més econòmic.

Un sensor es diferència d'un transductor en què el sensor simplement és un dispositiu que experimenta un canvi en resposta a un canvi a la variable de mesura. Un transductor utilitza el canvi esmentat per a transformar-ho en un senyal de sortida elèctrica. És un dispositiu que aprofita una de les seves propietats amb la finalitat d'adaptar el senyal que cal mesurar perquè la pugui interpretar un altre dispositiu. També podem dir que és un dispositiu que converteix una forma d'energia en una altra.

Els sensor els utilitzam cada dia sense adonar-nos conta, per exemple quan tocam la pantalla tàctil del nostre mòbil esteim tocant un sensor tàctil. Avui en dia els sensors estan incluits en el nostre dia a dia

La resolució de un sensor es el canvi mes petit que pot detectar un sensor de la quantitat que estigui mesurant. La resolució d'un sensor esta relacionada amb la precisió amb la qual es mesura. HI ha sensors de:

1. Sensors de pressió
2. Sensors ultrasònics
3. Sensors de humitat
4. Sensors de gas
5. Sensors infraroig passiu
6. Sensors de acceleració
7. Sensors de desplaçament.

Unitat de control

La unitat de control es la que s'encarrega de activar i desactivar els diversos components del microprocessador en funció de la instrucció que el microprocessador està executant. La seva funció és cercar les instruccions en la memòria principal, descodificar i executar-les, emprant per a això la unitat de procés. Hi ha dos tipus d'unitats de control: CABLEJADES, usades generalment en màquines senzilles. MICROPROGRAMADES, pròpies de màquines més complexes.

Tipus de robots

• Androides: aquests artilugis es pareixen i actuen com si fossin sers humans(cerquen. Actuen com aquests i fan accions com fer gests, parlar... inclús n'hi ha que ballen.
• Industrials: Els robots d'aquest tipus poden ser electrònics o mecànics i s'utilitzen per a la realització de processos de fabricació. També anomenam robots industrials a aquells aparells que realitzen diferents operacions simultàniament.
• Mèdics: En aquesta categoria s'inclueixen bàsicament pròtesis per als discapacitats. Estan equipades amb sistemes de control i són fàcilment adaptables al cos. Aquests robots el que fan és imitar els òrgans o les extremitats, realitzant les seves funcions i moviments. D'altra banda, robots de mèdics destinats a intervencions quirúrgiques.
• Tele-operadors:Aquests robots son controlats de manera remota per un operador humà. A aquests se'ls utilitza en situacions extremes com la des-activació d'una bomba o bè, per manipular residus tòxics.
• Poliarticulats:Aquests poden tenir diferents configuracions, però el què tenen en comú aquests robots és que són sedentàries. Aquests estan dissenyats per moure els seus terminals amb llibertat limitada i segons certs sistemes de coordenades. Aquests robots són ideals per quan es necessita cobrir una gran àrea de treball.
• Zoomòrfics: La locomoció d'aquests robots imita a diferents animals i pot dividir-los en caminants i no caminants. Aquests últims són encara molt poc desenvolupat mentre que els caminants són útils per volcànica i l'exploració espacial.

Per què es fan servir els robots?

Els robots es fan servir per fer tasques de la casa, fer feina a fàbriques per cercar la perfecció als productes d'aquella empresa, i per fer qualsevol tipus de feina que li programin. Ens faciliten la vida, ajudant-nos amb les tasques de la casa o per servir-nos a nosaltres o també ens poden divertir. Els robots es poden classificar en dos tipus.

• Robots mòbils: Els robots mòbils no es troben fixats a un punt físic i tenen la capacitat de moure's.

• Robots industrials: És una màquina proveïda de mecanismes i dispositius que la capaciten per realitzar automàticament determinades operacions industrials que intervenen en el procés de fabricació. Dins aquest robot es poden trobar diferents tipus.

• Robots industrials manipuladors.
• Robots d'aprenentatge.
• Robots de control numèric.
• Robots intel·ligents.

Els robots a la xarxa

Enllaços de tendes robòtiques:

• http://www.juguetronica.com/robots Aquesta tenda online està dedicada a juguetes per a nins.

• http://www.kuka-robotics.com/spain/es/ Els robots d'aquesta pàgina web estan més dedicats a treballs industrials, a més ofereix serveis tècnics les 24 hores del dia.

• http://www.andorobots.com/ Aquesta pàgina ofereix un àmplia diversitat de robots de tot tipus, com per exemple, robots dedicats a la neteja, a la educació o impressores 3D.

Enllaços de informació robòtica:

• https://es.wikipedia.org/wiki/Robot

• http://www.monografias.com/trabajos88/evolucion-inteligencia-artificial-aplicada-robotica/evolucion-inteligencia-artificial-aplicada-robotica.shtml Aquesta web parla de la evolució dels robots des del començament.

Enllaços a vídeos de robots

• https://www.youtube.com/watch?v=zFAOeJ5NfB8 El vídeo tracta dels 10 robots més avançats del món.

• https://www.youtube.com/watch?v=8wCap2KaHls Al vídeo apareix un dels millors robots humanoides, el NAO.