Conceptos Básicos de Robótica PDF

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Menciona (Barrientos Cruz, 2007) “Posiblemente, una de las causas principales que haya dado popularidad al robot sea su mitificación, propiciada o amplificada por la literatura y el cine de ciencia ficción”, lo que ha generado que se tengan ciertos tabúes/mitos sobre los robots. Si bien, salvo escas...

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Robótica “Conceptos básicos” INGENIERÍA MECATRÓNICA

ALUMNO: ESCAMILLA LOSOYO JOSÉ DE JESÚS

GRUPO: 12:15 pm – 1:55 pm

PROFESOR: ING. CASILLAS ARAIZA MIGUEL ANGEL

FECHA DE ELABORACIÓN: 08/09/2020 FECHA DE ENTREGA: 09/09/2020 PERIODO:

AGOSTO - DICIEMBRE 2020

CALIFICACIÓN: _____________

8138

Contenido Introducción ........................................................................................................................................ 3 Definición de robot ............................................................................................................................. 4 Definición Robot Manipulador Industrial............................................................................................ 4 Tipos de robots considerados por el GtRob del Comité Español de Automática CEA ........................ 5 Otras definiciones ............................................................................................................................... 6 Clasificaciones de los Robots .............................................................................................................. 7 Clasificación atendiendo a la Generación ....................................................................................... 7 Clasificación atendiendo al Área de Aplicación............................................................................... 7 Clasificación atendiendo al tipo de Actuadores .............................................................................. 8 Clasificación atendiendo al Número de Ejes ................................................................................... 9 Clasificación atendiendo a la Configuración ................................................................................... 9 Clasificación atendiendo al Tipo de Control.................................................................................... 9 Conclusiones ..................................................................................................................................... 10 Conclusiones personales ............................................................................................................... 10 Conclusiones técnicas ................................................................................................................... 10

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Introducción Menciona (Barrientos Cruz, 2007) “Posiblemente, una de las causas principales que haya dado popularidad al robot sea su mitificación, propiciada o amplificada por la literatura y el cine de ciencia ficción”, lo que ha generado que se tengan ciertos tabúes/mitos sobre los robots. Si bien, salvo escasas excepciones, no es un problema exclusivo de este aspecto de la ciencia ficción, el robot también ha llegado a imponerse en la realidad. Este trabajo reúne algunas de las definiciones utilizadas en el libro “Fundamentos de robótica” de (Barrientos Cruz, 2007) necesarios para conocer a fondo qué es, cómo funciona, para qué sirve y sus limitantes un robot.

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Definición de robot Según la Enciclopedia Británica un robot se define como: Robot, cualquier máquina operada automáticamente que reemplaza el esfuerzo humano, aunque puede no parecerse a los seres humanos en apariencia o realizar funciones de una manera humana. Por extensión, la robótica es la disciplina de la ingeniería que se ocupa del diseño, construcción y operación de robots. (Encyclopedia Britannica, 2020). Según el diccionario Merrian Webster un robot se define como: Aquí podemos encontrar tres definiciones aplicables a diferentes contextos: 1. Una máquina que se asemeja a una criatura viviente por ser capaz de moverse de forma independiente (como caminar o rodar sobre ruedas) y realizar acciones complejas (como agarrar y mover objetos). 2. Un dispositivo que realiza automáticamente tareas complicadas, a menudo repetitivas (como en una línea de montaje industrial). 3. Una persona que se parece a una máquina porque parece funcionar automáticamente o carece de sentimientos o emociones normales. (Merriam Webster, 2020). Según la Real Academia Española un robot se define como: También aquí encontramos diferentes definiciones dependiendo el contexto: 1. Máquina o ingenio electrónico programable que es capaz de manipular objetos y realizar diversas operaciones. 2. Robot que imita la figura y los movimientos de un ser animado. 3. Persona que actúa de manera mecánica o sin emociones. 4. Informatica. Programa que explora automáticamente la red para encontrar información. (Real Academia Española , 2020).

Definición Robot Manipulador Industrial La ISO (International Organization for Standardization ) define como robot manipulador industrial (en la norma ISO 8373:2012): Manipulador de tres o más ejes, con control automático, reprogramable, multiaplicación, móvil o no, destinado a ser utilizado en aplicaciones de automatización industrial. Incluye al manipulador (sistema mecánico y accionadores) y al sistema de control (software y hardware de control y potencia). (ISO, 2020). En el caso de la RIA (Robotic Industries Association): “Un robot industrial es un manipulador multifuncional reprogramable, capaz de mover materias, piezas, herramientas o dispositivos especiales, según trayectorias variables, programadas para realizar tareas diversas. ” (Albus, VanderBrug, Barbera, Fitzgerald, & Wheatley, 1979) 4

Tipos de robots considerados por el GtRob del Comité Español de Automática CEA Declara (Barrientos Cruz, 2007) “En el estado tecnológico actual de la robótica, incluso estas definiciones generalistas resultan insuficientes para abarcar el conjunto de sistemas que son entendidos hoy en día por robot”; Por este motivo en la actualidad es frecuente añadir un adjetivo al término robot, que permite acotar con mayor detalle sus características o campo de aplicación, algunos de estos mencionados por (Barrientos Cruz, 2007) se muestran en la siguiente (Imagen 1).

Imagen 1 Tipos de robots considerados por el GtRob del Comité Español de Automática CEA. (Barrientos Cruz, 2007)

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Otras definiciones A continuación, se muestran algunas definiciones utilizadas por (Barrientos Cruz, 2007), que a su vez podemos encontrar en alguna de las otras fuentes citadas en este documento: • • •

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Reprogramable (ISO): Aquéllos en los que los movimientos programados o las funciones auxiliares pueden cambiarse sin modificación física. Modificación física (ISO): Modificación de la estructura mecánica o del sistema de control (se excluyen cambios en los soportes de memoria: Disco, cinta, ROM, etc.). Robots de servicio (IFR): Un robot que opera de manera semi o totalmente autónoma para realizar servicios útiles a los humanos y equipos, excluidas las operaciones de manufactura. Robot doméstico: Aquel robot destinado a ser usado por humanos sin formación técnica específica, al objeto de servirle como ayudante o colaborador en sus quehaceres o actividades diarias. Robot móvil (ISO): Robot que contiene todo lo necesario para su pilotaje y movimiento (potencia, control y sistema de navegación). Robot Teleoperado (ISO): Un robot que puede ser controlado remotamente por un operador humano, extendiendo las capacidades sensoriales y motoras de éste a localizaciones remotas. Robots teleoperados (NASA): Dispositivos robóticos con brazos manipuladores y sensores y cierto grado de movilidad, controlados remotamente por un operador humano de manera directa o a través de un ordenador. Telerobot: cualquier robot cuya tarea pueda ser monitorizada y reprogramada a distancia por el humano. Cobot: Dispositivo robótico que manipula objetos en colaboración física directa con él. Elemento terminal de robot (ISO): Objeto unido a la interfase mecánica dispuesta en el extremo del robot, para dotarle a éste de la funcionalidad necesaria para realizar su tarea. Se incluyen pinzas, herramientas y dispositivos para facilitar la conexión con otros elementos. Pinza (ISO): Elemento Terminal concebido para coger y sujetar.

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Clasificaciones de los Robots Enfatiza (Barrientos Cruz, 2007) “Un robot puede ser clasificado atendiendo a diferentes criterios o características”, esto ya que algunas de éstas serán dependientes de su propia esencia, otras de la aplicación o tarea a que se destinan.

Clasificación atendiendo a la Generación Como señala (Barrientos Cruz, 2007) “La generación de un robot hace referencia al momento tecnológico en que éste aparece.” De este modo se puede considerar que se pasa de una generación a la siguiente cuando se da un hito que supone un avance significativo en las capacidades de los robots. Aun siendo ésta una división subjetiva, es interesante, pues permite hacerse una idea de cuán avanzado es un robot. La (Imagen 2) recoge una posible clasificación en generaciones.

Imagen 2 Clasificación de los Robots según generaciones. (Barrientos Cruz, 2007).

Clasificación atendiendo al Área de Aplicación Además, se pueden clasificar de acuerdo con el uso que se da al robot es posible clasificarlos bien en base al sector económico en el que se encuentran trabajando o bien en base al tipo de aplicación o tarea que desarrollan, independientemente de en qué sector económico trabajen. Las actividades económicas pueden ser clasificadas de acuerdo con el estándar internacional de clasificación de sectores de las actividades económicas (ISIC) ver (Imagen 3).

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Imagen 3 Clasificación de las aplicaciones de los robots industrial manipuladores, según IFR. (Barrientos Cruz, 2007).

En cuanto a los robos de servicio, la IFR establece de manera poco precisa un primer criterio de clasificación según que el servicio «prestado» por el robot esté dirigido a los humanos, a los equipos o a otras actividades. Dentro de cada una de estas alternativas se considera el grado de interacción con el humano ver (Imagen 4).

Imagen 4 Clasificación de los robots de servicio por Categoría y tipo de Interacción según IFR. (Barrientos Cruz, 2007).

Clasificación atendiendo al tipo de Actuadores Dependiendo de cuál sea el tipo de energía utilizada por los ejes principales del robot, éste puede ser clasificado como • • •

Robot Neumático. Robot Hidráulico. Robot Eléctrico. 8

Aunque la mayor parte de los robots actuales son de accionamiento eléctrico, pero pueden encontrarse casos particulares de robots con accionamiento hidráulico o neumático. Los accionamientos hidráulicos en particular pueden estar aconsejados cuando se precise disponer de una elevada relación capacidad de carga-peso del robot o cuando se precise disponer de aislamiento eléctrico entre el robot y el resto del sistema.

Clasificación atendiendo al Número de Ejes Como expresa (Barrientos Cruz, 2007) “Esta característica es aplicable a los robots o telerobot con cadena cinemática (es decir, sería aplicable a los robots manipuladores, pero no lo sería, por ejemplo, a los robots móviles)”. Se entiende por eje cada uno de los movimientos independientes con que está dotado el robot. Puesto que de acuerdo con la definición ISO el robot manipulador industrial debe tener al menos 3 ejes y extendiendo esta condición a los robots de servicio manipuladores, se podrán encontrar robots de cualquier número de ejes superior o igual a 3. En la práctica, la mayor parte de los robots tienen 6 ejes, seguidos por los de 4. Los robots con más de 6 ejes son poco frecuentes, estando justificado este número para aumentar la capacidad de maniobra del robot y siendo en muchas ocasiones telerobots.

Clasificación atendiendo a la Configuración Como ocurre en el caso anterior, “esta clasificación es sólo aplicable a robots o telerobots con cadena cinemática” (Barrientos Cruz, 2007). La configuración de un robot queda definida por el tipo de movimientos permitidos entre 2 eslabones consecutivos de la cadena. De acuerdo con esto se tienen los tipos de configuraciones indicados en la (Imagen 5).

Imagen 5 Tipos de Configuraciones de Robots. (Barrientos Cruz, 2007).

Clasificación atendiendo al Tipo de Control Menciona (Barrientos Cruz, 2007) “Atendiendo al tipo de control, la norma ISO 8373 (ISO, 2020) y, en consonancia la IFR, distingue entre los siguientes”, cabe señalar que dicho artículo mencionado por el autor también se encuentra en la bibliografía de este documento: •

Robot secuencial (ISO): Robot con un sistema de control en el que un conjunto de movimientos se efectúa eje a eje en un orden dado, de tal forma que la finalización de un movimiento inicia el siguiente. 9

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Robot controlado por trayectoria (ISO): Robot que ejecuta un procedimiento controlado por el cual los movimientos de tres o más ejes controlados se desarrollan según instrucciones que especifican en el tiempo la trayectoria requerida para alcanzar la siguiente posición (obtenida normalmente por interpolación). Robot adaptativo (ISO): Robot que tiene funciones de control con sensores, control adaptativo, o funciones de control de aprendizaje. Robot Teleoperado (ISO): Un robot que puede ser controlado remotamente por un operador humano, extendiendo las capacidades sensoriales y motoras de éste a localizaciones remotas.

Conclusiones Conclusiones personales Conocer cada una de las clasificaciones de los robots me ayudo a tener una mejor idea de estos ya que generalmente se tiene una idea errónea gracias a las películas, libros, etc. Y esto hace que la sociedad en general no pueda ver el gran potencial que estos tienen en la economía, salud, etc. Menciono esto ya que me recuerda a una frase de Bill Gates que realizo en un artículo donde compara la robótica actual (manipuladores industriales) con los grandes computadores de antaño (mainframes) que dieron paso el PC. Afirma, en dicho artículo, que los nichos de la nueva robótica serán los robots cirujanos, de vigilancia y desactivación de explosivos, domésticos y de entretenimiento. “But what I really have in mind is something much more contemporary: the emergence of the robotics industry, which is developing in much the same way that the computer business did 30 years ago.” (Gates , 2008). (Pero lo que yo tengo en mente es algo mucho más actual: la emergente industria robótica, que se está desarrollando de un modo similar a lo pasado con el negocio de la informática hace 30 años). (Gates , 2008).

Conclusiones técnicas Es importante conocer cada una de las clasificaciones de los robots ya que actualmente cada una de estas tiene su propia línea de investigación en el campo de la robótica, y por ello es importante el esfuerzo de la comunidad investigadora se ha podido crear una imagen realista del estado de la técnica, así como responder a las preguntas básicas que se debe plantear cualquier sociedad que quiera avanzar, ya que esta área es una garantía tecnológica, considerando el mercado actual.

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Ref Referencias erencias Albus, J., VanderBrug, G., Barbera, A., Fitzgerald, M., & Wheatley, T. (1979). NBS/RIA Robotics Research Workshop. (T. R. America, Ed.) Gaithersburg: The Robot Institute of America. Recuperado el 08 de Septiembre de 2020, de http://nvlpubs.nist.gov/nistpubs/Legacy/SP/nbsspecialpublication602.pdf Barrientos Cruz, A. (2007). Fundamentos de robótica (Segunda ed.). Madrid: McGrawHill/Interamericana. Obtenido de https://www.academia.edu/10479201/Fundamentos_de_robotica Encyclopedia Britannica. (08 de Septiembre de 2020). Robot | Definition. Recuperado el 08 de Septiembre de 2020, de https://www.britannica.com/technology/robot-technology Gates , B. (febrero de 2008). A Robot in Every Home. SA Special Editions, 4-11. doi:doi:10.1038/scientificamerican0208-4sp ISO. (08 de Septiembre de 2020). ISO 8373:2012 Robots and robotic devices — Vocabulary. ISO 8373:2012, 38. Obtenido de Robots and robotic devices — Vocabulary. Merriam Webster. (08 de Septiembre de 2020). Definition of ROBOT. Obtenido de https://www.merriam-webster.com/dictionary/robot Real Academia Española . (08 de Septiembre de 2020). Robot | Diccionario de la lengua española. Obtenido de https://dle.rae.es/robot

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