Robótica Educativa
1º ESO
1. Robótica y Robot. Inteligencia artificial (I).
- La robótica es una rama de la tecnología, que estudia el diseño y construcción de máquinas capaces de desempeñar tareas peligrosas o imposibles para el ser humano. La robótica combina diversas disciplinas como son: la mecánica, la electrónica, la informática, la inteligencia artificial así como más importante el álgebra.
- Un robot es una máquina mecánica o autómata, que reemplaza al ser humano en su trabajo. El término robot lo popularizó Karel Capek en 1920, la palabra checa robota, que significa trabajos forzados, fue traducida al inglés como robot.
1. Robótica y Robot. Inteligencia artificial (II).
- La inteligencia artificial (IA) es un área multidisciplinar, que a través de ciencias como las ciencias de la computación, la matemática, la lógica y la filosofía, estudia la creación y diseño de sistemas capaces de resolver problemas cotidianos por sí mismos utilizando como paradigma la inteligencia humana. (Fuente Wikipedia)
2. La robótica en la Historia. Desde la Antigüedad hasta hoy (I).
- El ingeniero español Leonardo Torres Quevedo construyó el primer mando a distancia para su automóvil, el ajedrecista automático, el primer transbordador aéreo y otros muchos ingenios, acuñó el término "automática“.
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2. La robótica en la Historia. Desde la Antigüedad hasta hoy (II).
Fecha Importancia Nombre del robot Inventor
Siglo I a.C. y antes
Descripciones de más de 100
máquinas y autómatas Autonoma Filón de Bizancio, Herón de Alexandria 1206 Primer robot humanoide
programable
Barco con cuatro
músicos robotizados Al-Jazari 1495 Diseño de un robot humanoide Caballero mecánico Leonardo da Vinci 1921 Aparece el primer autómata de
ficción llamado "robot"
Rossum's Universal
Robots Karel Capek
1961 Se instala el primer robot
industrial Unimate George Devol
1975
Brazo manipulador programable universal, un producto de
Unimation PUMA Victor Scheinman
2000
Robot Humanoide capaz de desplazarse de forma bípeda e
interactuar con las personas
ASIMO Honda Motor Co.
Ltd.
Ver Historia de los Autómatas.
2. Aplicaciones de la robótica.
Las aplicaciones de los robots en el presente y el futuro más importantes están en la medicina, la industria o la educación, entre otras.
Durante siglos el hombre ha dedicado conocimientos y esfuerzo en la construcción de máquinas que le ayuden en su trabajo diario o que le posibiliten realizar acciones que exceden a las posibilidades del cuerpo humano.
3. Aplicaciones de la robótica.
1- Medicina
Los robots poseen importantes aplicaciones en cirugía, ya que compensan deficiencias y limitaciones de exactitud del ser humano, por lo que mejoran los procedimientos quirúrgicos.
Un ejemplo de esto son los robots Motoman de Yaskawa, que pueden ser programados para realizar exámenes de sangre, o en el área de la cirugía urológica, en la que se destaca actualmente en materia de robótica el sistema Da Vinci.
3. Aplicaciones de la robótica.
2- Industria
Las aplicaciones en el campo de la llamada tercera generación son diversas:
desde mover una pieza de una posición a otra, o cargar y descargar máquinas, hasta ciertas operaciones de procesamiento en las que el robot efectúa trabajos sobre las piezas utilizando alguna herramienta.
La industria nuclear se sirve de robots para manejar el material radiactivo mediante una tecnología llamada Telequerica, que consiste en un manipulador remoto o teleoperador controlado por un ser humano.
3. Aplicaciones de la robótica.
3- Aplicaciones militares
En este campo se trabaja constantemente en el desarrollo de prototipos que realicen tareas militares o de exploración que eviten poner en riesgo vidas humanas.
Para poner un ejemplo, se puede mencionar que Boston Dynamics está construyendo un robot humanoide sin cabeza llamado Atlas, cuya función será caminar por terrenos irregulares arrastrándose o poniéndose de lado toda vez que sea necesario por algún riesgo o porque el terreno así lo requiera.
Otros ejemplos son el Cougar 20-H, un robot manejado por control
remoto que puede detectar la respiración humana y buscar a través de paredes de hormigón, usando sensores de radio de ultra alta frecuencia.
3. Aplicaciones de la robótica.
4- Agricultura
El Instituto de Investigación Australiano ha invertido una gran
cantidad de dinero y tiempo en desarrollar una máquina que esquila a las ovejas. Actualmente trabaja en otro proyecto que consiste en
hacer un sistema automatizado de un obrador.
En Francia se están realizando hoy en día aplicaciones de tipo experimental para incluir a los robots en la siembra y poda de los viñedos, del mismo modo que en la recolección de manzanas.
3. Aplicaciones de la robótica.
5- Educación
Robots usados para el aprendizaje y la investigación.
Mbot de Makeblock
EV3 de Lego
Moway de MiniRobots
3. Aplicaciones de la robótica.
6- Exploración espacial
Robots usados para remplazar al ser humano en los viajes, exploración e investigación espacial, debido a la hostilidad y dificultades del entorno.
Prototipo Rocky 7 Dextre. Robot de
mantenimiento de la EEI.
3. Aplicaciones de la robótica.
7- Vehículos Submarinos
Su utilización es habitual en la inspección y mantenimiento de tuberías que conducen petróleo, gas o aceite en las plantas oceánicas. También es usado para el mantenimiento en el tendido de cableado para comunicaciones y para realizar investigaciones geológicas y geofísicas en el suelo marino.
Se conoce que fueron utilizados en ocasiones extraordinarias como ser en la recuperación de la caja negra de aviones en casos de catástrofes aéreas, y en el descubrimiento del Titanic, cuatro kilómetros bajo la superficie.
3. Aplicaciones de la robótica.
8- Ciencia e Ingeniería
Actualmente en los laboratorios de investigación se están desarrollando lo que se llama robots de cuarta generación.
También se puede mencionar, en lo que refiere a la ciencia, el estudio del funcionamiento de las redes neuronales en el cerebro humano, con el fin de poder implantar técnicas de inteligencia artificial en las computadoras y su posterior aplicación en robótica.
3. Aplicaciones de la robótica.
9- Ámbito Empresarial
En un futuro la gestión empresarial será totalmente automatizada, eliminando de esta forma los trabajos manuales que hoy hacen los empleados, como ser todo el ingreso de datos o documentos mediante lectoras ópticas. O como en el
ejemplo, un robot de vigilancia.
3. Aplicaciones de la robótica.
10- Nuevas tendencias
Es necesario hacer una distinción entre androides y humanoides. Los primeros se asemejan en su estructura y en su comportamiento a un ser humano, y los segundos, sólo en su estructura. Como es el caso de un maniquí, por ejemplo.
El androide ASIMO de la empresa Honda reconoce rostros sube y baja escaleras y puede agarrar pequeños objetos, y en su última versión también corre. Se
prevé que pueda utilizarse en el campo de la medicina.
Otro robot con características muy peculiares es NEXI de la empresa MIT, que se define como el primer robot capaz de mostrar emociones humanas.
Los robots de uso doméstico son aquellos que ayudan en los quehaceres de la casa. Desarrollados por la empresa iRobot (ROOMBA) o la empresa española CECOTEC (CONGA), para aspirar y fregar.
El término griego "automatos" significa que se mueve por el mismo.
La automatización, actualmente, se emplea en la obtención de productos sin la necesidad de intervención humana
4. Automatización.
a) Según sus aplicaciones, los robots se pueden clasificar en:
- 6.1. Industriales y manipuladores.
- 6.2. Móviles o vehículos robot.
- 6.3. Prótesis para uso humano.
- 6.4. Didácticos o experimentales.
- 6.5. Manos teledirigidas o telechirs.
- 6.6. Instalaciones inteligente.
- 6.7. Microrrobots o nanorobots.
5. Tipos de robots. Según sus aplicaciones.
- Suelen tener forma de brazo articulado, en cuyo extremo incorporan elementos de sujeción o herramientas.
- Realizan tareas repetitivas en industrias de automoción, fabricación mecánica o electrónica en las que se emplean para montar y mover piezas o componentes, soldar, pintar …
5.1. Industriales o manipuladores.
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- Se desplazan empleando ruedas, orugas o patas articuladas, y se utilizan par suministrar herramientas o materiales a los manipuladores, para transportar materiales peligrosos, para construir túneles …
5.2. Móviles o vehículos robot.
- Son dispositivos electromecánicos que realizan el trabajo de las manos, los dedos o las piernas de los seres humanos.
5.3. Prótesis para uso humano.
- Se utilizan para la enseñanza y el aprendizaje de la robótica.
5.4. Didácticos o experimentales.
- Se destinan a manipular productos reactivos o peligrosos y a colaborar en operaciones quirúrgicas controladas de forma remota por cirujanos expertos.
5.5. Manos Teledirigidas o telechirs.
- Sirven para controlar de manera automatizada las mercancías de almacenes, los libros de bibliotecas, los medicamentos en una farmacia, los coches en un aparcamiento entre otras aplicaciones.
5.6. Instalaciones inteligentes.
Dispositivos de un tamaño de centímetros o milímetros con los que se actúa, por ejemplo, en el cuerpo humano para realizar intervenciones.
5.7. Microrrobots y nanorobots.
6. Arquitectura de un robot
Sensores Robot Actuadores
Es el esqueleto del robot y está constituido por los mecanismos y articulaciones que permiten su movimiento
6.1. La estructura.
Son los elementos que a modo de músculos se encargan de suministrar la fuerza necesaria para mover la estructura del robot.
– Actuadores eléctricos y electrónicos.
– Actuadores neumáticos.
– Actuadores hidráulicos.
6.2. Los actuadores (I).
Motor eléctrico
Cilindro neumático
Cilindro hidráulico
Son los sentidos del robot, es decir constituyen un conjunto de elementos que le permiten conocer el estado del mundo que le rodea y la posición exacta de sus componentes.
Algunos tipos de sensores electrónicos:
» Sensores de temperatura.
» Sensores de deformación.
» Sensores de acidez.
» Sensores de luz.
» Sensores de contacto.
» Sensores de proximidad.
6.3. Los sensores (I).
Proximidad Temperatura Magnéticos Sonido Presión
Iluminación Inclinación Táctil, piel robótica
Microinterruptores
6.3. Los sensores (II).
Es el cerebro del robot. En función de las tareas que desempeña el robot, es más o menos complejo.
Existen diferentes sistemas para controlar los robots, los más importantes son:
- Controladores de secuencia fija o variable a lazo abierto.
- Controladores de secuencia variable o de lazo cerrado.
6.4. Los sistemas de control.
6.4. Sistemas de control
De lazo abierto Ejemplo de lazo cerrado
De lazo cerrado
7. Control por ordenador
Robot - tarjeta - ordenador
7. Ejemplo Robot MR – 999E
Control de motores M1 base
M2 hombro M3 codo M4 muñeca M5 pinza