FUNDAMENTOS DE ROBOTICA

Fundamentos de la Robótica

Introducción

En el término robot confluyen las imágenes de máquinas para realización de trabajos productivos y de imitación de movimientos y comportamiento de seres vivos.

Los robots actuales son obra de ingeniería y como tales concebidas para producir bienes y servicios o explotar recursos naturales. Desde esta perspectiva son máquinas con las que se continua una actividad que parte de los propios orígenes de la humanidad, y que desde el comienzo en la Edad Moderna se fundamenta esencialmente en encontrar científicos.

En nuestro siglo el desarrollo de máquinas ha estado fuertemente influido por el progreso tecnológico. De esta forma se pasa de máquinas que tienen como objetivo exclusivo la amplificación de la potencia muscular del hombre, sustituyéndolo en su trabajo físico, a maquinas o instrumentos que son también capaces de procesos información, complementando, o incluso sustituyendo, al hombre en algunas actividades intelectuales.

Por otra parte, también desde la antigüedad, el hombre ha sentido fascinación por las maquinas que imitan figuras y los movimientos de seres humanos.

El termino robot aparece por primera vez en 1921, en la obra teatral R.U.R. (Rossum´s Universal Robots) del novelista y autor dramático checo Karel Capeken cuyo idioma la palabra robota significa fuerza de trabajo o servidumbre. Por aquellos años la producción en grandes series se había introducido en numerosas fábricas. Se discute ya el poder de la máquina y la dominación de los hombres por las maquinas.

Los robots industriales surgen de la convergencia de tecnologías del control automático y, en particular, del control de máquinas herramientas, de los manipuladores teleoperados, y de la aplicación de computadores en tiempo real. La automatización industrial con utilización de sistemas de control automático comienza también en el siglo XIX pero no es hasta el siglo XX Y, muy especialmente, después de la Segunda Guerra mundial, cuando empieza a extenderse de forma importante en todos los sectores industriales. De esta forma, se generalizan los sistemas de control automático de variables de procesos industriales y, en particular, sistemas de control de posición y velocidad. Se emplean también sistemas de control realimentando en barcos o aviones que deben seguir automáticamente una determinada trayectoria o el posicionamiento de radares.

2.1 Evolución de la Automatización y Robótica

La evolución en automatización se da por la necesidad de encontrar herramientas que ayuden a eliminar tareas repetitivas en la operación de diferentes procesos para lo cual en el ámbito industrial surgen en la década de los 60´s los controladores lógicos programables (PLC´s), otambién conocidos como "automatas programables", los cuales son realmente una herramienta ingenieril que sustituye a los controles convencionales que se usaban por relevación electromecánica.

Un PLC es una computadora de uso industrial la cual recibe señales de entradas de campo, como son: Sensores (Temperatura, posición, presión...etc.), Botones pulsadores, protecciones..., las interpeta de acuerdo a un programa y genera señales para controlar maquinas ó procesos.

El principio de programación usado es el álgebra booleana, o algebra de Gun y la manera de representarse es por diagramas lógicos de escalera.

Al usar PLC´s se redujeron considerablemente los paros en las líneas de producción por fallas además de eficientizar los procesos.

Inicialmente las funciones de un PLC eran específicamente ejecutar el control secuencial de los procesos, esto es: solo control digital ya que la tecnología con que se contaba era muy limitada y no era posible manejar controles análogos.

Por esta razón otra parte importante en la automatización era el manejo de señales análogas para lo cual surgieron los controles distribuidos (DCS), los cuales manejaban señales de entradas análogas y lazos de control (PID´s).

Hasta la década de los 80´s, las arquitecturas típicas en cuanto a la automatización fueron PLC + DCS, pero en la década de los 90´s y con la evolucióntecnológica existente surgieron los sistemas de control integrados (ICS), con los cuales en una sola plataforma se maneja todo el control (análogo y digital), esto dio como resultado que los costos para automatizar un proceso bajaran considerablemente, además de que cada vez los equipos (Hardware y software), son más baratos y más amigables para su implementación.

Actualmente el conceptode automatización de procesos no solo es el considerar que la maquina o la línea productiva trabaje en automático, además es de vital importancia el tener información de lo que ocurre en tiempo real, esto es: Reportes de operación, fallas, control de calidad, stocks de almacénetc... Paraasí identificar los puntos críticos que ocasionan desviaciones y corregirlos para asegurar la eficiencia del proceso.

La historia de la automatización industrial está caracterizada por períodos de constantes innovaciones tecnológicas. Esto se debe a que las técnicas de automatización están muy ligadas a los sucesos económicos mundiales.

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. Estas 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.

En la actualidad el uso de los robots industriales está concentrado en operaciones muy simples, como tareas repetitivas que no requieren tanta precisión.

El robot másantiguo de Asia

Los análisis de mercado en cuanto a fabricación predicen que en ésta década y en las posteriores los robots industriales incrementaran su campo de aplicación, esto debido a los avances tecnológicos en sensorica, los cuales permitirán tareas más sofisticadas como el ensamble de materiales.

La automatización y la robótica son dos tecnologías estrechamente relacionadas. En un contexto industrial se puede definir la automatización como una tecnología

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