Control i robotica 2016
Introducció
Què és un robot?
És una màquina automàtica programable que fa referència a un dispositiu humanoide, amb cert grau d'inteligència, que substitueix a les persones en la realització de les tasques útils. 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.
- 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 automatizar les màquuines 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 proçes.
Hi ha dos tipus de sistemes de tecnologia de control:
- Sistemes de control llaç obert:
Són sistemes que no monitorean el 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 el 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
Origen
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 descarreguessin 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.
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.
Evolució
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.
El primer robot mòbil de la història, malgrat les seves molt limitades capacitats, 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.
En l'actualitat, la robòtica es 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, ja aconseguides en els vuitanta, inclou la gestió de tasques repetitives amb autonomia molt limitada.
- La tercera generació inclouria visió artificial, en la qual cosa s'ha avançat molt en els vuitanta i noranta.
- La quarta inclou mobilitat avançada en exteriors i interiors i la cinquena entraria en el domini de la intel·ligència artificial en la qual cosa s'esta 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
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:
-Senyals analògics: que a grans trets té més qualitat que els digitals però també resultarà molt més car. -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.
Unitat de control
La unitat de control es la que s'encarrega de activar i desactivar els diversos components del microprocessador en funcio de la instruccio que le microprocessador esta executant.
Tipus de robots
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 de aquella empres i per fer qualsevol tipus de feina que li programin
Els robots a la xarxa
Enllaços de tendes robòtiques:
Enllaços de informació robòtica: