Ensayo. Capitulo I. Introducción a la Robótica

ENSAYO CAPTULO I

INTRODUCCIÓN A LA RÓBOTICA.

Los avances tecnológicos que hemos tenido la oportunidad de conocer hasta el día de hoy han originado que las personas se tengan que adaptar a escuchar frecuentemente nuevos términos y conceptos. Uno de estos términos es el de Robot, del cual, su significado es conocido en cierta parte por muchos y desconocido por otros. Como todo, éste tipo de máquinas tienen su historia, y es que desde en la antigüedad se han creado máquinas que imitaban los movimientos de los animales y que fueron bautizados por los griegos con la palabra autómata, que significa “Máquina que imita la forma y movimiento de un ser animado”.

Se diseñaron autómatas a partir de entonces, especialmente por los árabes y europeos para distintas aplicaciones, como anunciar la hora, ofrecer regalos, jugar ajedrez, tocar instrumentos o hacer dibujos.

Como dato curioso se puede encontrar que la palabra Robot fue introducida por Karel Capck, fue utilizada en una obra de teatro en 1921 y a partir de ese momento fue retomada por varios escritores de ciencia ficción. Asi Asimov en una de sus novelas ideo las “Tres leyes de la robótica” que tratan de no perjudicar, obedecer  y proteger al ser humano por encima de su existencia.

El antecedente más próximo a los robots fueron los telemanipuladores que tenían que ser manipulados por operadores a diferencia de los robots, que son programados. La primer patente de robot se hizo en 1954 en Reino Unido y posteriormente se utilizaron en la industria automotriz, especialmente en Japón y Estados Unidos. A partir de ese momento comenzó el desarrollo de robots y no fue sino hasta  1980 que se creó la Federación Internacional de la Robótica con sede en Suecia.

Hoy en día los robots son cada vez más complejos y son empleados para un sinfín de aplicaciones. La mejora continua de éstos ha dado como resultado su total aceptación industrial y poco a poco han entrado en áreas inesperadas como biología, medicina, limpieza, hogares, milicia, agricultura y un largo etcétera, lo cual permite su diversificación.

Existen discrepancias en el concepto de robot industrial en oriente y occidente, pero es notorio que se separan los conceptos de manipulador del de robot, siendo que un manipulador es un mecanismo en forma de brazo que puede ser controlado por un humano o un dispositivo y un robot es un manipulador automático reprogramable y multifuncional controlado por un dispositivo lógico.

Se tienen tres generaciones de robots industriales, la primera es la del robot que repite una tarea secuencialmente, la segunda para aquellos que reciben información se su entorno y actúan en base a ella y la tercera generación de robots se programan utilizando el lenguaje natural y tienen capacidad de planificar tareas. Se distinguen cuatro tipos de robots industriales: el secuencial, de trayectoria controlable, adaptativo, telemanipulado.

Existen además los robots de servicio, los cuales tienen varios brazos independientes  y son empleados en cualquier aplicación no industrial, como en aplicaciones medicas, uso en oficinas, exteriores, agricultura, etc. (Por ejemplo: Robot sensorizado estacionario, servocontrolado y de actuación en exteriores).

Por último están los robots teleoperados, son móviles,, tienen brazos y sensores, son operados remotamente a través de una computadora algunos ejemplos de estos son los humanoides, insectoides, funcionoides, submarinos y domésticos.

En otra clasificación los tipos de robots se dividen en cinco:

• ·         Pick and place (Sin movimiento)

• ·         Servocontrolados (Trayectoria continua)
• ·         De ensamblado(Con visión, tacto y precisión)
• ·         Móviles(Con sensores inteligentes)
• ·         Especales(Controlados con técnicas de Inteligencia artificial)

Problemas en la cemática de un robot

La Cinemática es la rama de la mecánica clásica que estudia las leyes del movimiento de los cuerpos sin tener en cuenta las causas que lo producen, limitándose al estudio de la trayectoria en función del tiempo.

Existen dos problemas fundamentales para resolver la cinemática de un robot, el primero de ellos se conoce como el problema cinematico directo, y consiste en determinar cual es la posición y orientación del extremo final del robot, con respecto a un sistema de coordenadas que se toma como referencia, conocidos los valores de las articulaciones y los parámetros geométricos de los elementos del robot, el segundo denominado problema cinematico inverso resuelve la configuración que debe adoptar el robot para una posición y orientación del extremo conocidas.

Métodos Linealización

 

 Linealidad es la capacidad de un instrumento de medición para proporcionar una indicación que tenga una relación lineal con una magnitud determinada distinta de una magnitud de influencia.

Para representarla, se utilizan las llamadas curvas de ajuste. (Figura de la izquierda)

 

El uso de las curvas de ajuste permite:

• Predecir el valor de un parámetro con respecto al tiempo.
• Predecir fechas de resultados fuera de especificación (límites de error).
• Predecir la estabilidad o constancia (confundida con deriva) de patrones.
• Predecir intervalos de re-calibración.
• Determinar relaciones (correlaciones) de respuesta contra estímulo.
• Optimizar modelos de corrección.
• Comprobación de modelos teóricos.
• Calcular coeficientes de corrección.
• Calcular magnitudes de entrada.
• Estimar la linealidad o no-linealidad de sensores, instrumentos o sistemas de medición.
• Linealización de sensores de medida.
• Mejorar las especificaciones de desempeño de un instrumento aplicando correcciones.
• Interpolación entre valores de referencia.
• Extrapolación de modelos de medición teóricos.

El error de linealidad generalmente es la mayor desviación de la mejor línea recta que puede dibujarse a lo largo de los puntos de calibración medidos. Para corregirlo existen varios métodos:

• Pendiente teórica o modelo teórico, el cual supone que el error de ajuste o la correcciónde un instrumente ideal es cero a lo largo de todo el intervalo nominal de indicación. 
• Basada en los extremos ó límites (“terminal”) entre los puntos inferior y superiordel intervalo nominal.
• Puntos finales (“end-point”) entre los puntos mínimo y máximo observados experimentalmente en la calibración.Independiente o mejor línea recta con lo cual la desviación máxima es simétrica por arriba y debajo de la línea recta.
• Mínimos cuadrados, con la cual la suma de los cuadrados de las desviaciones se minimiza, y la cual es la más utilizada hoy en día, gracias a la facilidad de cálculo con la computadora.
• Basada en cero o de cruce por cero, igual a la linealidad independiente de mejor línea recta (incluso similar al método de mínimos cuadrados) pero forzando el cruce por cero (a0 = 0).