MÁQUINAS AUTOMÁTICAS Y ROBOTS

Desde hace cientos de años, el ser humano se las ha ingeniado para diseñar y construir máquinas. Existen desde máquinas manuales hasta robots. Esta evolución es constante.

• De las máquinas a los robots

• Máquinas automáticas

Antiguamente las farolas eras de gas y había que encenderlas manualmente, pero en la actualidad son eléctricas y entran en funcionamiento gracias a un interruptor crepuscular. Se encienden automáticamente.

Una instalación, sistema o máquina automática es la que es capaz de funcionar sin la intervención de ninguna persona, es decir, la que actúa por un hecho determinado.

En 1738, Jacques Vaucanson construyó una máquina con partes automáticas. Era un telar donde las hebras de los hilos se controlaban gracias a unas láminas de papel agujereadas.

En el último cuarto del siglo XVIII la era de la automatización de las máquinas vivió un gran impulso gracias a la máquina de vapor, ya que ésta incorporaba mecanismos automáticos.

• Robots

Cuando una máquina tiene cierto grado de complejidad se denomina robot.

Este término se emplea para nombrar una gran variedad de máquinas o aparatos.

En la actualidad, los robots pueden considerarse máquinas mas o menos automatizadas que realizan acciones siguiendo unas instrucciones que pueden estar programadas por algún sistema de control eléctrico, electrónico, mecánico, neumático...

• Los antecedentes de los robots

Realmente los robots comenzaron a aparecer a mediados del siglo XX pero no se generalizó su uso industrial hasta 20 años más tarde.

La palabra robot procede de “labor”, y la utilizó por primera vez un escritor en 1917.

Los androides antes eran lo más parecido a un robot. Proviene de la palabra griega andros (hombre) y eido (forma).

Los androides repiten una serie de movimientos, por lo que no siempre se denominan robots.

Los autómatas o máquinas que imitan los movimientos de seres animados, también puedes confundirse con los robots.

• Clasificación de los robots

La diferencia entre los autómatas, androides, máquinas automáticas y robots es el tratamiento que se da a la información. Este tratamiento nos ayuda a diferenciar cuatro niveles:

• Funcionamiento de los robots

• Partes de los robots

Las partes más representativas son:

& Elementos motrices que generan todos los movimientos del robot. Suelen ser motores eléctricos, sistemas neumáticos, o sistemas hidráulicos. También se les llama actuadores.

& Una estructura hecha de metal o plástico, que soporta los elementos del robot y posibilita su movimiento.

& Unos elementos ejecutores o terminales, que son los que realizan los trabajos finales.

& Unos elementos sensores que detectan el entorno del robot. Pueden ser de posición, de sonido, de visión, de tacto...

& Los controladores, que generalmente son algún tipo de ordenador y que pueden estar en el interior o en el exterior del robot.

& Los elementos que suministran la energía al robot en el caso de que sean autónomos energéticamente.

• El desplazamiento de los robots

La mayoría tienen ruedas, orugas o patas.

Si es mediante patas es aconsejable que los robots tengan tres. Cuantas más patas, más estabilidad y se puedes desplazar por terrenos muy abruptos.

Si el terreno presenta pequeños obstáculos o pendientes, son adecuadas las orugas, pero si es llano, las ruedas.

Existen robots que suben y bajan escaleras gracias a sensores de posición y ángulo que posibilitan que el robot equilibre su peso.

En los robots de ruedas para girar, se hacen girar las ruedas laterales a distintas velocidades.

• Los músculos de los robots

Los sistemas hidráulicos son los más adecuados cuando se quieren transmitir grandes fuerzas.

Muchos brazos de robots usan cilindros hidráulicos para conseguir gran fuerza y mucha precisión. Esto es posible gracias a dos principios físicos:

Gracias a estos dos principios, si unimos dos jeringas idénticas mediante un tubo y las rellenamos de líquido, al apretar una, toda la fuerza aplicada se transmite a la otra. Pero, si la otra es mayor, la fuerza que se transmite también será mayor.

Esto se debe a que la presión es la relación entre la fuerza y la superficie:

P = F/S

De donde se deduce que la fuerza vale:

F = P x S

Así, puesto que en un líquido la presión se mantiene constante en cualquier punto, si duplicamos la superficie, duplicamos la fuerza.

• Las interfaces

Cuando el controlador del robot es un ordenador y necesitamos conectarlo también con los sensores, hay que interponer elementos que adapten los datos de los sensores al ordenador y el ordenador a los motores del robot. A estos elementos se les llama interfaces. Estos evitan que los circuitos de los diferentes elementos repercutan entre sí y originen perturbaciones.

• La inteligencia artificial (IA)

Este concepto lo usó por primera vez en 1956 John McCarthy. Para entender que es, se observan estos dos ejemplos:

• Los grados de libertad

Para que un robot se mueva ha de tener elementos rígidos ensamblados entre sí con articulaciones. A cada movimiento posible que tenga el robot se le llama grado de libertad.

• Robots con sistemas mecánicos y eléctricos

Para entender realmente como funciona un robot, se analiza un sencillo brazo.

• Sistemas mecánicos

Nuestro sencillo robot tendrá dos grados de libertad. Uno para mover las pinzas y otro para el brazo y situarlas donde convenga: