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aplicaciones de la robótica

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  • 1. Aplicaciones de la Robótica Los robots son muy útiles en muchas áreas: • • • • En la industria se utilizan para hacer trabajos peligrosos como soldaduras de arco, de punto o implementación de sustancias inhalantes nocivas. También se usan para aplicar pintura en spray, transporte pesado, molienda de materiales o moldeado en plástico. En los Laboratorios médicos se utilizan para realizar tareas repetitivas de medición de peso, cantidad de materia, pH, etc. Los robots presentan tres ventajas sobre el trabajo humano: mayor productividad, mayor control de calidad y reducción de exposición humana a sustancis dañinas. El Instituto de Investigación Australiano ha invertido mucho dinero en fabricar robots para la agricultura; produjo uno que esquila ovejas, y otro que realiza los cortes de los cerdos. En la actividad de investigación del espacio se han utilizado y se utilizan robots, la información que se recoje de los planetas con las sondas no tripuladas como la Galileo, que investigó Júpiter; son producto de mediciones de robots. Movilidad de los robots Robots fijos Los robots que no tienen movilidad suelen utilizarse en tareas industriales, especialmente en la producción en cadena. Poseen uno o varios brazos articulados programados para realizar una tarea monotona y periódica, o bien, manipulado mediante control remoto por el operario encargado. La desventaja de su inmovilidad en cuanto al desplazamiento es compensada por su precisión en el movimiento del brazo, pudiendo llegar a realizar trabajos delicados como el montaje de circuitos electricos o incluso, manejado por un cirujano, operaciones médicas. Robots con patas Cuando la tarea a la que se destina el robots requiere de movilidad, los creadores de éstos han intentado imitar las distinas formas de desplazamiento de la que la naturaleza ha dotado a los animales, incluidos los humanos. Al dotar de movimiento con patas a un robot, debemos tener en cuenta su posición y velocidad, pero también debemos asegurar que el robot permanezca en equilibrio y no se caiga, usando solamente el movimiento en las articulaciones mediante motores. En robots bípedos, el desplazamiento requiere necesariamente mantener el equilibro en una de las patas mientras la otra se mueve, lo que conlleva una inestabilidad en cada paso. Una posible solución para asegurar la estabilidad al desplazarse ha sido aumentar el numero de patas. De esta forma, un robot de 6 patas puede sostenerse con gran estabilidad sobre 3 de sus patas mientras mueve las otras 3. Para el caso de 4 patas, el movimiento es más lento ya que debe sostenerse sobre 3 y mover 1 en cada paso. Otra vía que se ha llevado a cabo para intentar mejorar la estabilidad del robot, asi como mejorar su agilidad es construirlo de tal forma que su movimiento sea lo más parecido posible al de un humano, es decir, que sea bípedo. Para conseguir esto, los tobillos deben ser móviles y, por tanto, estar dotados de motores que permitan al robot desplazarse y no perder el equilibrio. Los principales problemas que tiene este diseño son la poca velocidad que se puede proporcionar al robot y la gran cantidad de energía que necesita. Una alternativa a la anterior idea consiste en eliminar los pies y sus articulaciones, dejando solamente las mínimas necesarias para las piernas (rodillas y pelvis). Con esta técnica se pretende que la única fuerza que genere un desplazamiento hacia adelante al robot sea la de la gravedad. Las articulaciones en las patas solamente van variando la posición del robot respecto al eje de inercia. Robots con ruedas La principal ventaja por la que se utilizan las ruedas como medio locomotor en un robot es que éstos son más fáciles de construir. Para que un robot que use ruedas pueda moverse simplemente hay que suministrar energía al eje de las
  • 2. ruedas motrices. Además, con este tipo de locomoción, el robot puede desplazar mayor peso que usando patas. En cuanto a las desventajas, las ruedas no permiten salvar grandes obstáculos, en concreto, cualquier objeto que tenga más altura que el radio de la rueda, no podrá ser librado por ésta. Al diseñar el robot, se debe decidir cual va a ser la disposición de las ruedas y cuáles van a ser las motrices, es decir las que proporcionan el movimiento. Ruedas motrices direccionables combinadas con ruedas no motrices no direccionables En este caso, el robot se mueve mediante 2 ruedas motrices y direccionables apoyadas en una o 2 más. Para realizar un movimiento recto, las 2 ruedas deben girar a la misma velocidad, incluso cuando la superficie en la que se apoye cada una presente características distintas. Cuando el movimiento sea curvilíneo, la velocidad de la rueda interior a la curva debe girar a una velocidad mayor que la exterior, de modo, que se debe instalar un dispositivo que actue a modo de diferencial. Ruedas motrices direccionables En este diseño, todas las ruedas son motrices y direccionables. Cuando se desea realizar un cambio de dirección, las ruedas giran uniformemente quedando todas orientadas hacia la nueva dirección deseada. Este diseño, permite una mayor adherencia en terrenos poco estables y resbaladizos. Sin embargo presenta mayor consumo de energía al tener que proporcionar movilidad a todas las ruedas que disponga el robot (normalmente 3 o 4). Ruedas motrices no direccionables combinadas con ruedas no motrices direcciones Las motricidad, en esta distribución, se presenta en 2 ruedas traseras, complementándose con 1 o 2 ruedas delanteras direccionables. Robots con orugas Las orugas se construyen uniendo, mediante una cadena que rodea las llantas, las ruedas delanteras y traseras, cuyo fin es aumentar la superficie de contacto con el suelo y conseguir una mayor tracción. Las orugas permiten rebasar mayores obstáculos que solamente usando ruedas e incluso subir escaleras. Como desventaja, presenta la gran cantidad de energía que necesita el robot en los giros. El giro se realiza rotando las cadenas en sentidos opuestos, de modo que las fuerzas inversas hacen girar el robot.
  • 3. Los sensores en los robots Los sensores permiten a los robots interactuar con el entorno Tipos de sensores Existen sensores de distinto tipo: Sensores de contacto (pulsadores, finales de carrera, etc.). Sensores luminosos (basados en células LDR o foto... Un robot interactúa directamente con el entorno, de forma que su funcionamiento está condicionado a una adaptación constante a dicho entorno. El robot consigue esta adaptación por medio de la percepción de objetos, obstáculos y situaciones, de una forma similar a como lo hace una persona o un animal. Hoy en día existen sensores que miden todo tipo de señales físicas. Incluso, para una misma señal física, existen varios procedimientos de medida y detección. Cada sensor tiene que cumplir su función específica y, para ello, se le exige que cumpla una serie de características: • Exactitud y precisión. La precisión y exactitud han de ser las máximas posibles dentro de las especificaciones de funcionamiento en un robot. A modo de ejemplo, si un robot ha de colocar un objeto sobre una mesa grande, sin importar la posición del objeto en la mesa, no se requiere que el brazo del robot ajuste con gran precisión la posición. Pero si ha de situar un tornillo sobre una tuerca, para realizar la unión roscada entre ambos objetos se necesitará que el brazo del robot que dispone de la herramienta portatornillos tenga una precisión muy elevada en sus movimientos. • Rango. Es el intervalo en que el sensor es capaz de detectar variaciones de una magnitud. Una condición indispensable del sensor es que este ha de proporcionar un rango de medidas superior a los valores máximo y mínimo que pudiera alcanzar el robot en cualquier momento. • Respuesta. Se denomina respuesta de un sensor al tiempo que tarda en proporcionar una señal tras realizar una medida. Por lo general, para que un sensor sea útil ha de tener una respuesta lo suficientemente rápida para detectar cambios en la variable física de entrada.