La robótica

De forma general, la robótica se define como:

El conjunto de conocimientos teóricos y prácticos que permiten concebir, realizar y automatizar sistemas basados en estructuras mecánicas poliarticuladas, dotados de un determinado grado de "inteligencia" y destinados a la producción industrial o al sustitución del hombre en muy diversas tareas. Un sistema robóticos puede describirse, como "Aquel que es capaz de recibir información, de comprender su entorno a través del empleo de modelos, de formular y de eje cutar planes, y de controlar o supervisar su operación". La robótica es esencialmente pluridisciplinaria y se apoya en gran medida en los progresos de la microelectrónica y de la informática, así como en los de nuevas disciplinas tales como el reconocimi ento de patrones y de inteligencia artificial.

1.2.-CONTEXTO ACTUAL DE LA ROBOTICA

En el contexto actual la noción de robótica implica una cierta idea preconcebida de una estructura mecánica universal capaz de adaptarse, como el hombre, a muy diversos tipos de acciones y en las que concurren, en mayor o menor grado según los casos, las características de movilidad, programación, autonomía y multifuncionalidad. Pero en sentido actual, abarca una amplia gama de dispositivos con muy diversos trazos físicos y funcionales asociados a la particular estructura mecánica de aquellos, asus cara cterísticas operativas y al campo de aplicación para el que se han concebido. Es además evidente que todos estos factores están íntimamente relacionados, de tal forma que la configuración y el comportamiento de un robot condicionan su adecuación para un c ampo determinado de aplicaciones y viceversa, y ello a pesar de la versatibilidad inherente al propio concepto de robot.

2.-ANTECEDENTES HISTORICOS

La necesidad cada vez màs presionante de aumentar la productividad y conseguir productos acabados de una calidad uniforme, està haciendo que la industria gire cada vez màs hacia una automatizaciòn basasda en computador. En el momento actual, la mayorìa de las tareas de fabricaciòn automatizadas se realizan mediante màquinas de uso especial diseñadas para realizar funciones predeterminadas en un proceso de manufacturaciòn. La inflexibilidad y generalmente el alto coste de estas màquinas , a menudo llamadas sistemas de automatizaciòn duros, han llevado a un interès creciente en el uso de robot capaces de efectuar una variedad de funciones de fabricaciòn en un entorno de trabajo màs flexible y a un menor coste de producciòn.

La palabra robot proviene de la palabra checa robota, que significa trabajo. El diccionario Webster define a un robot como un dispositivo automàtico que efectùa funciones ordinariamente asignadas a los seres humanos . Con esta definiciòn, se pueden considerar que las lavadoras son robots. Una definiciòn utilizada por el Robot Institute of America da una descriciòn màs precisa de los robot industriales: "un robot es un manipulador reprogramable multifuncional diseñado para mover materiales , piezas o dispositivos especializados, a travès de movimientos programados variables para para la realizaciòn de una diversidad de tareas ". En suma , un robot es un manipulador reprogramable de uso general con sensores externos que pueden efectuar diferentes tareas de montaje. Con esta definiciòn , un robot debe poseer inteligencia que se debe normalmente a los algoritmos de computador asociados con su sistema de control y sensorial.

Un robot industral es un manipulador de uso general controlado por computador que consiste en algunos elementos rìgidos conectados en serie mediante articulaciones prismàticas o de revoluciòn. El final de la cadena està fijo a una base soporte , mientras el otro extremo està libre y equipado con una herramienta para manipular objetos o realizar tareas de montaje. El movimiento de las articulaciones resultan en, o producen, un movimiento relativo de los distintos elementos. Mecànicamente , un robot se compone de un brazo y una muñeca màs una herramienta. Se diseña para alcanzar una pieza de trabajo localizada dentro de su volumen de trabajo . El volumen de trabajo es la esfera de influencia de un robot cuyo brazo puede colocarse el submontaje de la muñeca en cualquier punto dentro de la esfera. El brazo generalmente se puede mover con tres grado de libertad. La combinaciòn de estos movimientos orienta a la pieza de acuerdo a la configuraciòn del objeto para facilitar su recogida. Estos tres ùltimos movimientos se denominan a menudo elevaciòn (pitch), desviaciòn (yaw) y giro (roll).

Muchos robot industriales , que estàn disponibles comercialmente, se utilizan ampliamente en tareas de fabricaciòn y de ensamblaje dwe piezas, pinturas al spray, carga y descarga de màquinas controladas numèricamente, exploraciones espaciales y submarinas, investigaciòn de brazos protèsicos y en el manejo de materiales peligrosos. Estos robots caen en una de las cuatro categorìas que definen movimientos bàsicos.

Coordenadas cartesianas (tres ejes lineales) (ejemplo: robot RS-1 de IBM y el robot Sigma de Olivetti).

Coordenadas cilìndricas (dos ejes lineales y un eje rotacional) (ejemplo: robot Versatran 600 de Prab.)

Coordenadas esfèricas (un eje lineal y dos ejes rotacionales) (ejemplo: Unimate 2000B de Unimation Inc.).

Coordenadas de revoluciòn o articuladas (tres ejes rotacionales) (ejemplo: robot T3 de Cincinnati Milacron y el PUMA de Unimatiòn Inc.).

La mayorìa de los robot industriales de hoy dìa , aunque estàn controlados por mini y microcomputadores, son bàsicamente simples màquinas posicionales.

Ejecutan una tarea dada mediante la grabaciòn de secuencias prerregistradas o preprogramadas de un movimiento que han previamente guiadas o enseñadas por el usuario con un control de mando portàtil . Màs aùn , estos robot estàn equipados con pocos o ningùn sensor externo para obtener la informaciòn vital en su entorno de trbajo. Como resultado de esto, los robots se utilizan principalmente en tareas repetitivas relativamente simples. Se està dedicado un gran esfuerzo de investigaciòn para mejorar el rendimiento global de los sistemas manipuladores, y un camino es atravès del estudio de las àreas importantes tratadas en este libro.

2.1.-DESARROLLO HISTORICO

La palabra robot se intrdujo en la lengua inglesa en 1921 con el drama satìrico R.U.R. de Karel Carpek (Rossum Universal Robots). En este trabajo, los robots son màquinas que se asemejan a los seres humanos, pero que trabajan sin descanso. Inicialmente, los robots se fabricaron como ayuda para sustituir a los operarios humanos , pero posteriormente los robots se vuelven contra sus creadores, aniquilando a toda la raza humana. La obra de Capek es en gran medida responsable de algunas de las creencias mantenidas popularmente acerca de los mismos en nuestro tiempo, incluyendo la perfecciòn de los robots como màquinas humanoides dotadas con inteligencia y personalidad individuales.

Los primeros trabajos que condujeron a los robots industriales de hoy en dìa se remonta al perìodo que siguiò inmediatamente a la Segunda Guerra Mundial. Durante los años finales de la dècada de los cuarentas , comenzaron programas de investigaciòn en Oak Ridge y Argonne Nàtional Laboratories para desarrollor manipulaciones mecànicas controladas de forma remota para manejar materiales radiactivos.

A mediados de los años cincuenta, el acoplo mecànico se sustituyò por sistemas èlectricos e hidràulicos en manipulaciones tales como el Handyman de General Electric y el Minotaur I construido por General Mills.

El trabajo sobre manipuladores maestro-esclavo fue seguido ràpidamente por sistemas màs sofiticados capaces de operaciones repetitivas autònomas. A mediados de los años cincuenta, George C. Devol desarrollò un dispositivo que èl llamò " dispositivo de transferencia programada articulada".

3.-MOVIMIENTOS DEL ROBOT

Los robots industriales están diseñados para realizar un trabajo productivo. El trabajo se realiza permitiendo que el robot desplace su cuerpo, brazo y muñeca mediante una serie de movimientos y disposiciones. Unido a la muñeca mediante una serie de movimientos y posiciones. Unido a la muñeca está el efector final, que se utiliza por el robot para realizar una tarea especifica. Los movimientos del robot pueden dividirse en dos categorías generales: movimientos de brazo y cuerpo y movimientos de la muñeca. Los movimientos de articulaciones individuales asociados con estas dos categorías se denomina, a veces, por el termino "grado de libertad", y un robot industrial típico està dotado de cuatro a seis grados de libertad.

Los movimientos del robot se realizan por medio de articulaciones accionadas. Tres articulaciones suelen estar asociadas con la acción del brazo y del cuerpo y dos o tres articulaciones se suelen emplear para accionar la muñeca. para la conexión de diversas articulaciones del manipulador se emplean unos elementos rígidos denominados uniones.

Las articulaciones del brazo y del cuerpo están diseñadas para permitir al robot desplazar su efector final a una posiciòn dentro de los limites del tamaño del robot y de los movimientos de las articulaciones. Para los robots de configuraciòn polar, cilíndrica o de brazo articulado, los tres grados de libertad asociados con los movimientos del brazo y del cuerpo son:

1.-Transversal vertical.- Es la capacidad para desplazar la muñeca hacia arriba o bajo para proporcionar la postura vertical deseada.

2.-Transversal radial.- Implica la extensión o retracción (movimiento hacia fuera o hacia adentro) del brazo desde el centro vertical del robot.

3.-Transversal rotacional.- Es

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