Arquitectura de los robots

CBTis97

Israel Marcelino Vargas Hernández

5 “F”

Índice

¿Cómo se define la arquitectura de un robot?..................................1

Robots Poliarticulados…………………………………………………………………..2

Aplicación……………………………………………………………………………………………3

Robots móviles……………………………………………………………………………..7

Apliación…………………………………………………………………………………………….8

Robots Híbridos…………………………………………………………………………...12

Androides…………………………………………………………………………………….14

Aplicación………………………………………………………………………………………....15

Robots zoomórficos………………………………………….……………………………..…….16

Aplicación………………………………………………………………………………………….17

Formas de control………………………………………………………………………..18

Conclusión…………………………………………………………..…………………………………..19

¿Cómo se define la arquitectura de un robot?

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

Robots poliarticuladosEn 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.Los robots articulados son muy

útiles en el dominio de la industria. Permitiendo realizar operaciones de soldadura, de montaje, de mecanizado, y

de pintura entre otras.

2

Aplicación

1. De producción industrial. Se usan para la manufactura de productos. Pueden ser de manipulación (en fundición, moldeado, forja, tratamientos térmicos, etc.), de soldadura, pintura, mecanizado, montaje, almacenamiento y control de calidad.

3

2. De servicio. Se trata de robots que operan autónoma o semiautónomamente para proporcionar servicios útiles a seres humanos o a otros equipamientos, excluyendo operaciones de manufactura. Se pueden clasificar a su vez en robots que proporcionan:

servicio a los humanos: medicina, seguridad, entretenimiento, etc.El uso de robots en cirugía descarga al cirujano de ciertas tareas mecánicas y aumenta la precisión de ciertas intervenciones. También se usan robots en rehabilitación, como ayuda a discapacitados. Pueden constituir una prolongación de su anatomía o sustituir la función del órgano perdido.

4

al equipamiento: mantenimiento, reparaciones, limpieza, etc.

Los componentes básicos de un robot industrial son el manipulador, el controlador y los dispositivos de entrada y salida.

El manipuladores el elemento principal y realiza tareas básicas y repetitivas, utilizándose en procesos industriales para mover materiales y herramientas, fabricación, montaje, pintura, etc.

Las partes de un manipulador son el cuerpo, el brazo, la muñeca y el elemento final. los elementos rectos del brazo están unidos por

articulaciones giratorias que permiten su movimiento relativo.

Se denomina grado de libertad a cada uno de los movimientos independientes que puede realizar cada articulación con respecto a

la anterior.

5

Aunque los brazos roboticos suelen tener cinso o seis grados de libertad, con tres se puede posicionar un objeto en cualquier punto

de espacio. Los tres grados de libertad básicos son: Rotacional. Rotacion del brazo alrededor del eje vertical. Radial. Movimiento

de extensión o recreacion del brazo desde el centro vertical del manipulador.

Vertical. Movimiento de desplazamiento hacia arriba o abajo. El controlador recibe y envía señales a otras partes del robot,

controlando los movimientos del manipulador y almacenando programas mediante tarjetas electrónicas.

Mediante los dispositivos de entrada y salida se pueden introducir y ver los datos del controlador, como por ejemplo, con un teclado y

un monitor. Por tanto, ''un robot industrial es un manipulador multifuncional reprogramable, con varios grados de libertad, capaz

de manipular materiales, herramientas o dispositivos especiales, con trayectorias variables programadas para realizar diversas

tareas''.

6

Robots móvilesSon 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.Provistos de ruedas, orugas o extremidades que les permiten

desplazarse de acuerdo a la información que reciben a través de sus sistemas de sensores y a su programación.

7

Aplicación

o investigación y exploración, vigilancia, transporte, adquisición de datos, etc., y otros robots que no pueden ser clasificados en las dos categorías anteriores.

Robot de limpieza de grandes superficies

Los robots de investigación y exploración se usan para obtener datos acerca de zonas desconocidas, peligrosas o inaccesibles por medios tradicionales. Pueden ser de exploración terrestre, oceánica, espacial, etc.

8

Dependiendo de las distintas aplicaciones, los robots móviles se diseñan con distintos sistemas de automoción y con formas muy variadas. Robots para inspección de volcanes. Como estos robots tienen que moverse por terrenos muy accidentados, disponen de

patas, sistemas de visión, y pueden recibir órdenes por control remoto. Su misión consiste en determinar la composición de los

gases que emanan directamente de las fumarolas del cráter.

Robots especiales. Los robots especiales con los que se dedican a la exploración de otros cuerpos del sistema solar diferentes de la

Tierra. Su función consiste en recoger muestras y tomar imágenes para su análisis. Constan de cámaras, e instrumentos de recogida, y como sistema de locomoción utilizan generalmente ruedas. La gran

ventaja de estos vehículos es que no necesitan comer ni beber, y pueden trabajar en condiciones ambientales hostiles para el ser humano; además una vez que termina la misión, no es necesario

traerlos de vuelta a casa.

Aviones no tripulados. Se utilizan aviones no tripulados en misiones de reconocimiento para la vigilancia e inspección de

ciertas zonas. Constan de cámaras y de sensores de infrarrojos. Tienen múltiples aplicaciones en el capo militar y en el civil, y se

utilizan en este último para labores de extinción de incendios forestales.

Robots desactivadores de explosivos. Son vehículos operados por un control remoto que se emplean en la desactivación de

explosivos y en operaciones de alto riesgo. Generalmente utilizan un sistema de tracción formado por orugas que les permite

moverse por terrenos accidentados. Constan de uno o varios brazos manipuladores y cámaras de televisión incorporadas.

9

Los robots móviles son un foco importante de la investigación actual y casi cada universidad importante que tenga uno o más

laboratorios que se centran en la investigación de robots móviles. Los robots móviles se encuentran también en la industria y los servicios. Los robots domésticos son productos de consumo,

incluyendo robots de entretenimiento y las que realizan ciertas tareas del hogar, como pasar la aspiradora o la jardinería

Robot aspirador

Robot barredor 10

11

Robots hibridosUn hybrot (forma abreviada de "hybrid robot" o "robot híbrido") es un organismo cibernético en forma de un robot controlado por una computadora consistente en elementos biológicos y electrónicos. Los elementos biológicos son neuronas de roedor unidas a unchip de computadora.

Esta hazaña fue realizada por el doctor Steve Potter, profesor de ingeniería biomédica en el Georgia Institute of Technology:

En su experimento, Potter injertó una gota de solución que contiene miles de células de neuronas de rata en un chip de silicio que es incrustado con 60 electrodos conectados a un amplificador. Las señales eléctricas que las células disparan de una a otra son recogidas por los electrodos que envían la señal amplificada a una computadora. El equipo, a su vez, envía de forma inalámbrica los datos al robot.

El robot luego manifiesta esta actividad neuronal con movimiento físico, cada uno de sus movimientos son un resultado directo de la comunicación neuronal. Y el robot también envía información a las células. Equipado con sensores de luz, el robot recibe información acerca de su ubicación por señales infrarrojas.[1]

Lo que separa a un hybrot de un cyborg es que este último es un término comúnmente utilizado para referirse a un humano o animal cibernéticamente avanzado, mientras que un hybrot es un tipo de criatura totalmente nuevo hecho de materiales orgánicos y artificiales. Es tal vez útil pensar en el hybrot como un ser "semi-vivo", un término también utilizado por los inventores del hybrot.[2]

12

Otra característica interesante de los hybrot es su longevidad. Las neuronas separadas cerebro vivo generalmente mueren después de un corto período, sin embargo, debido a una incubadora

especialmente diseñada utilizando un nuevo sistema de sellado, un hybrot puede vivir hasta dos años

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.

13

AndroidesUn androide es un robot u organismo sintético antropomorfo que, además de imitar la apariencia humana, emula algunos aspectos de su conducta de manera autónoma. Es un término mencionado por primera vez por Alberto Magno en 1270 y popularizado por el autor francés Auguste Villiers en su novela de 1886 L'Ève future.

Etimológicamente, "androide" se refiere a los robots humanoides de aspecto masculino. A los robots de apariencia femenina se los llama ocasionalmente "ginoides", principalmente en las obras de ciencia ficción. En el lenguaje coloquial, el término "androide" suele usarse para ambos casos, aunque también se emplean las expresiones genéricas "robot humanoide" y "robot antropoide". 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.

14

AplicaciónEn la ciencia

En la robótica la actitud de los expertos hacia los autómatas humanoides ha vacilado entre el entusiasmo y el escepticismo. Entusiasmo porque un robot humanoide puede tener enormes ventajas para cierta clase de funciones, escepticismo debido a que para que una máquina robótica sea útil, ya se ha demostrado con ejemplos que la forma humana no es necesaria, y a veces es incluso un estorbo (respecto a las capacidades actuales de los androides).

La construcción de un robot que imite convincentemente aunque sea una parte ínfima de la libertad de gestos y movimiento humanos, es una tarea de una enorme complejidad técnica. De hecho, es un problema que en varias instancias está todavía abierto a la investigación y a la mejora, aunque ya existen varios ejemplos bastante meritorios en ese sentido, de robots humanoides que imitan ciertas conductas y capacidades humanas. Un ejemplo conocido en este sentido, es el robot ASIMO de Honda, que es capaz de marchar en dos pies, de subir y bajar escaleras y de otra serie de proezas de locomoción bípeda.

15

Robots zoomórficosLos 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. Los experimentados efectuados en Japón basados en segmentos cilíndricos biselados

acoplados axialmente entre sí y dotados de un movimiento relativo de rotación. Los Robots zoomórficos caminadores multípedos son

muy numeroso y están siendo experimentados en diversos laboratorios con vistas al desarrollo posterior de verdaderos

vehículos terrenos, piloteando o autónomos, capaces de evolucionar en superficies muy accidentadas. Las aplicaciones de

estos Robots serán interesantes en el campo de la exploración espacial y en el estudio de los volcanes.

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. Cabe destacar, entre otros, los experimentados efectuados en Japón basados en segmentos cilíndricos biselados acoplados axialmente entre sí y dotados de un movimiento relativo de rotación.

16

En cambio, los robots zoomórficos caminadores multípedos son muy numeroso y están siendo experimentados en diversos laboratorios con vistas al desarrollo posterior de verdaderos vehículos terrenos, piloteando o autónomos, capaces de evolucionar en superficies muy accidentadas.

AplicaciónLas aplicaciones de estos robots serán interesante en el campo de la exploración espacial y en el estudio de los volcanes.

17

Formas de control

No servo-controlados. Son aquéllos en los que cada parte móvil tiene un número fijo de posiciones con topes, normalmente dos, y sólo se desplazan hasta situarse en ellos. Suelen ser de tipo neumático y resultan considerablemente rápidos y precisos.

Servo-controlados. Cada elemento móvil cuenta con un sensor de posición, lineal o angular. La señal de éste se envía al sistema de control, que genera la orden de movimiento adecuada para el motor. Pueden ser detenidos en cualquier punto.

Servo-controlados punto a punto. Para controlarlos únicamente se les indican las posiciones inicial y final de la trayectoria. El sistema de control calcula la trayectoria necesaria con unos algoritmos diseñados a tal efecto. Son capaces de memorizar posiciones.

18

ConclusiónLo robots han sido una muy importante rama en la ciencia y ha ido evolucionando a lo largo del siglo XX y lo que va del siglo XXI. Ha crecido tanto que se han creado maneras de ayudar al humano en la ayuda de una tarea o incluso remplazar al mismo en tareas de alto peligro o para mayor producción, aún con todo esto siempre será necesaria la intervención del hombre en el proceso. En la robótica se ha intentado simular en aspecto, movimiento y comportamiento a distintos animales o incluso al ser humano para compresión y estudio del mismo. Cada rama en la robótica tiene su importancia, los robots poliarticulados son los mas comunes de ver ya que son usados en fabricas remplazando al humano en cieros aspectos y son muy útiles para mayor producción. Yo creo que estos robots deben de tener un mayos impulso para su invstigación para lograrlos hacer totalmente automáticos y seguros para el hombre.Cada rama de la robótica es importante y no se debe menospreciar una a la otra, aunque muchas aun no tengan mucha utilidad al hombre en trabajos como los robots zoomórficos o no tengan mucha visión con los androides, algún día estos mismos también serán de mucha ayuda. Sin embargo también hay que tener previso los problemas que pueden haber con un avanze muy grande en la robotica sin tener siempre presente los poblemas. Tal vez no problemas como en las películas de robots deminando al mundo y conquistando al humano que una vez fue su creador, sino el hecho de independizarse mucho en la tecnología y en algunos aspectos perder habilidad humana por estar solo dependiendo de una maquina. 19

Sin embargo por lo ponto hay que asombrase de todo lo que a dia de hoy puede hacer la ciencia para mejorar la calidad de vida con los robots y en como ayuda en lugares o en hacer algo que físicamente es complicado para el hombre ayudadndolo a comprensión y en investigaciones.

20