Automatización y Robótica

David Fernando Bastidas

Grupo 513

Automatización y Robótica

El uso de robots industriales junto con los sistemas de diseño asistidos por computadora (CAD), y los sistemas de fabricación asistidos por computadora (CAM), son la última tendencia en automatización de los procesos de fabricación y luego se cargaban en el robot.. Éstas tecnologías conducen a la automatización industrial a otra transición, de alcances aún desconocidos. Aunque el crecimiento del mercado de la industria Robótica ha sido lento en comparación con los primeros años de la década de los 80´s, de acuerdo a algunas predicciones, la industria de la robótica está en su infancia. Ya sea que éstas predicciones se realicen completamente, o no, es claro que la industria robótica, en una forma o en otra, permanecerá

Contenido- Historia de la Robótica- Clasificación de los Robots- Industria Robótica- Historia de la Automatización- Aplicaciones Automatización - Tipos de automatización- Tecnologías Futuras- Sistemas Expertos- Robótica educativa- Robótica pedagógica- Robótica evolutiva- Robótica autónoma

Historia de la Robótica

Por siglos el ser humano ha construido máquinas que imiten las partes del cuerpo humano. Los antiguos egipcios unieron brazos mecánicos a las estatuas de sus dioses. Estos brazos fueron operados por sacerdotes, quienes clamaban que el movimiento de estos era inspiración de sus dioses. Los griegos construyeron estatuas que operaban con sistemas hidráulicas, los cuales se utilizaban para fascinar a los adoradores de los templos. Durante los siglos XVII y XVIII en Europa fueron construidos muñecos mecánicos muy ingeniosos que tenían algunas características de robots.

Clasificación de los Robots

La potencia del software en el controlador determina la utilidad y flexibilidad del robot dentro de las limitantes del diseño mecánico y la capacidad de los sensores. Los robots han sido clasificados de acuerdo a su generación, a su nivel de inteligencia, a su nivel de control, y a su nivel de lenguaje de programación. Éstas clasificaciones reflejan la potencia del software en el controlador, en particular, la sofisticada interacción de los sensores. La generación de un robot se determina por el orden histórico de desarrollos en la robótica. Cinco generaciones son normalmente asignadas a los robots industriales. La tercera generación es utilizada en la industria, la cuarta se desarrolla en los laboratorios de investigación, y la quinta generación es un gran sueño.

Industria Robótica

Los robots son utilizados por una diversidad de procesos industriales como lo son : la soldadura de punto y soldadura de arco, pinturas de spray, transportación de materiales, molienda de materiales, moldeado en la industria plástica, máquinas-herramientas, y otras más, Las aplicaciones de transferencia de material se definen como operaciones en las cuales el objetivo primario es mover una pieza de una posición a otra. Se suelen considerar entre las operaciones más sencillas o directas de realizar por los robots. Las aplicaciones normalmente necesitan un robot poco sofisticado, y los requisitos de enclavamiento con otros equipos son típicamente simples.

Automatización

Automatización es el uso de sistemas de control y de tecnología informática para reducir la necesidad de la intervención humana en un proceso. En el enfoque de la industria, automatización es el paso más allá de la mecanización en donde los procesos industriales son asistidos por maquinas o sistemas mecánicos que reemplazan las funciones que antes eran realizada por animales. Mientras en la mecanización los operadores son asistidos con maquinaria a través de su propia fuerza y de su intervención directa, en la automatización se reduce de gran manera la necesidad mental y sensorial del operador. De esta forma presenta grandes ventajas en cuanto a producción más eficiente y disminución de riesgos al operador.

Aplicaciones Automatización -Fundición en molde (die-casting). Esta fue la primera

aplicación industrial.-Soldadura de Punto. Actualmente es la principal área la presente generación de robot. Ampliamente utilizada en la industria automotriz. En promedio, este tipo de robot. reduce a la mitad la fuerza laboral necesaria.-Soldaduras de Arco. No requiere de modificaciones sustanciales en el equipo de soldadura y aumenta la flexibilidad y la velocidad.-Moldeado por Extrusión. De gran Importancia por creciente demanda de partes especializadas de gran complejidad y precisión.-Forjado (Forglng). La principal aplicación es la manipulación de partes metálicas calientes.-Aplicaciones de Prensado (press work). Partes y, panales de vehículos y estructuras de aviones, electrodomésticos y otros productos metalmecánicos. Esta es un área de rápido desarrollo de nuevos tipos de robot.

Tipos de Automatización

Existen cinco formas de automatizar en la industria moderna, de modo que se deberá analizar cada situación a fin de decidir correctamente el esquema más adecuado.Los tipos de automatización son:Control Automático de Procesos

- El Procesamiento Electrónico de Datos - La Automatización Fija - El Control Numérico Computarizado - La Automatización Flexible.

Tecnologías Futuras

La tecnología de los microprocesadores y de la fabricación de circuitos integrados está cambiando rápidamente. En la actualidad, los microprocesadores más complejos contienen unos 10 millones de transistores. Se prevé que en el 2000 los microprocesadores avanzados contengan más de 50 millones de transistores, y unos 800 millones en el 2010. Las técnicas de litografía también tendrán que ser mejoradas. En el año 2000, el tamaño mínimo de los elementos de circuito será inferior a 0,2 micras. Con esas dimensiones, es probable que incluso la luz ultravioleta de baja longitud de onda no alcance la resolución necesaria. Otras posibilidades alternativas son el uso de haces muy estrechos de electrones e iones o la sustitución de la litografía óptica por litografía que emplee rayos X de longitud de onda extremadamente corta.

Sistemas Expertos

Un sistema experto es una aplicación de inteligencia artificial que usa una base de conocimiento de la experiencia humana para ayudar a la resolución de problemas. Ejemplos de sistemas expertos:

-Diagnósticos médicos-Reparación de equipos-Análisis de inversiones-Planeamiento financiero-Elección de rutas para vehículos-Ofertas de contrato-Asesoramiento para clientes de autoservicio-Control de producción y entrenamiento-Redes de comunicaciones

Robótica Educativa

La Robótica Educativa es un medio de aprendizaje, en el cual participan las personas que tienen motivación por el diseño y construcción de creaciones propias (objeto que posee características similares a las de la vida humana o animal). Éstas creaciones se dan en primera instancia de forma mental y posteriormente en forma física, las cuales son construidas con diferentes tipos de materiales y controladas por un sistema computacional, los que son llamados prototipos o simulaciones

Robótica Pedagógica

En años recientes muchos investigadores de diversos países han creado como una nueva disciplina, la robótica pedagógica, con la finalidad de explotar el deseo de los educandos por interactuar con un robot para favorecer los procesos cognitivos. Martial Vivet propone la siguiente definición de robótica pedagógica: Es la actividad de concepción, creación y puesta en funcionamiento, con fines pedagógicos, de objetos tecnológicos que son reproducciones reducidas muy fieles y significativas de los procesos y herramientas robóticos que son usados cotidianamente, sobre todo, en el medio industrial.

Robótica Evolutiva

La Robótica Evolutiva (RE) es un área de la Robótica Autónoma en la que se desarrollan los controladores de los robots mediante la evolución al usar Algoritmos Genéticos. Habitualmente se evolucionan Redes Neuronales ya que se sigue el referente biológico y simplifica el diseño y la representación en el algoritmo genético. La Robótica Evolutiva tiene varios objetivos, a menudo simultáneos. El punto de vista de la ingeniería crea controladores de robots para realizar tareas útiles en el mundo real. La Biología y otras ciencias de lo vivo obtienen simulaciones que reproducen fenómenos desde fisiológicos hasta ecológicos. La Filosofía de la Ciencia puede analizar sistemas con valor epistémico.

Robótica Autónoma

La Robótica Autónoma es el área de la Robótica que desarrolla robots capaces de desplazarse y actuar sin intervención humana. Para ello el robot debe percibir su entorno y actuar de forma adecuada, además de llevar a cabo su tarea. La Robótica ha tenido grandes avances en entornos estructurados, en los que el controlador del robot puede tener un mapa detallado de su entorno. Conforme decrece el grado de estructuración del entorno las tareas se tornan más complejas

Importancia en la ingeniería

Dentro de las actividades educativas, el área de Automatización desarrolla cursos de pregrado involucrados dentro de los programas académicos de la Facultad de Ingeniería, y un curso de postgrado Itinerante.En el área de Investigación y desarrollo, del Programe ofrece asesoría y soporte en el desarrollo e implementación de nuevas técnicas en el área de instrumentación, identificación, tratamiento de señales, ajuste y diseño de controladores.La apertura ha mostrado que, a pesar de existir en el país, un elevado número de industrias en todos los campos de la producción, la gran mayoría no está en capacidad de competir en los Mercados Internacionales, tanto en cantidad como en calidad.

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