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lunes, 23 de abril de 2018

Tecnología 4º ESO - Cuestionario Tema 4.- Control y robótica

Cuestionario Tema 4.- Control y Robótica.

1.- ¿Qué es la mecanización?


2.- ¿En qué consiste la automatización?


3.- ¿Qué es la robotización?


4.- ¿Qué es un sistema de lazo abierto?


5.- ¿Qué es un sistema de lazo cerrado?


6.- ¿Cuál es la diferencia entre máquina, autómata y robot?


7.- ¿Cúal es la definición de robótica?


8. ¿Cuál es el origen de la robótica?



9. ¿Cuáles son los componentes de los robots?



10.¿Qué son los actuadores?



11. ¿Qué son los sensores?



12. ¿Qué es la unidad de control?



13.¿Qué son los actuadores neumáticos?



14.¿ Qué son los actuadores hidráulicos ?



15.¿Cuál es la 1ª generación?



16.¿Qué son los robots móviles?




17.¿Que son los robots industriales?



18.¿Qué son los robots cartesianos?



19.¿Qué son los robots cilíndricos?



20.¿Qué son los robots androides?



21.- ¿Qué tipos de procedimientos de control se utilizan en los robots?

  1. Fuente:http://platea.pntic.mec.es/vgonzale/cyr_0708/archivos/_15/Tema_5.2.htm


CUESTIONARIO RESUELTO

Cuestionario Tema 6.- Control automático y Robótica.

1.- ¿Qué es la mecanización?
Empleo de máquinas para realizar una actividad, con objeto de emplear menos tiempo y esfuerzo.
Definición técnica: mecanización es el proceso mediante el cual se procede al reemplazo, ya sea total o parcial, del trabajo humano o animal por el trabajo mecanizado o producido por máquinas.
La mecanización, por tanto, es el proceso mediante el que se implanta el uso de máquinas para la realización del trabajo que, previamente, estaba siendo desarrollado por animales o humanos. Cuando hacemos referencia a la mecanización, en determinadas situaciones, también puede hacer referencia al uso de herramientas de mano y utensilios que facilitan el trabajo humano.

2.- ¿En qué consiste la automatización?
Consiste en usar la tecnología para realizar tareas casi sin la necesidad de las personas.

Podemos definir qué es la Automatización Industrial o Industrial Automation en inglés, como el uso de máquinas electromecánicas de robótica industrial o por sistemas por computadora que realizan de manera automática y autónoma los procesos que se ejecutan en una empresa.

La automatización de los procesos permite que los sistemas de producción sean controlados y monitorizados mediante diferentes tecnologías digitales.

Fuente: https://revistaderobots.com/industria/automatizacion-industrial/

3.- ¿Qué es la robotización?
La robotización hace referencia al uso de robots en los procesos de producción.

El concepto hace referencia al uso de máquinas en procesos de producción, pero en el uso común en entornos relacionados con la Cuarta Revolución Industrial, se conoce como robotización a la acción de sustituir al ser humano en ciertas tareas que pueden realizar las máquinas.

Estas tareas, además, son cada vez más dada la rápida evolución que están experimentando los robots de cualquier tipo.


4.- ¿Qué es un sistema de lazo abierto?

    Un sistema de lazo abierto es un tipo de sistema de control en el cual la señal de control se envía directamente a la planta o proceso que se desea controlar sin tener en cuenta la salida actual del sistema. En otras palabras, en un sistema de lazo abierto, la entrada del sistema es independiente de la salida, lo que significa que no se utiliza ninguna retroalimentación para corregir el proceso de acuerdo con la salida deseada.

    Este tipo de sistema se utiliza comúnmente en procesos donde la salida deseada es constante y no hay necesidad de ajustar la salida en tiempo real en respuesta a cambios en las condiciones del proceso. Algunos ejemplos de sistemas de lazo abierto incluyen hornos, sistemas de iluminación y sistemas de riego programados para regar un jardín a intervalos específicos.

    Es importante destacar que los sistemas de lazo abierto no son adecuados para procesos en los que se requiere una alta precisión en la salida o en los que las condiciones del proceso cambian constantemente, ya que no hay manera de corregir el proceso en tiempo real. En estos casos, se utilizan sistemas de lazo cerrado, que utilizan retroalimentación para ajustar el proceso de acuerdo con la salida deseada.
Son los que carecen de realimentación, se pueden considerar simples máquinas automáticas.

5.- ¿Qué es un sistema de lazo cerrado?

    Un sistema de lazo cerrado es un tipo de sistema de control en el cual la salida del sistema se mide y se utiliza para ajustar la entrada del sistema, de manera que la salida se acerque a un valor deseado. En otras palabras, en un sistema de lazo cerrado, la entrada del sistema se ajusta continuamente en función de la salida real, utilizando un mecanismo de retroalimentación.

    Este tipo de sistema se utiliza comúnmente en procesos donde se requiere un alto nivel de precisión en la salida o en los que las condiciones del proceso cambian constantemente. Algunos ejemplos de sistemas de lazo cerrado incluyen sistemas de control de temperatura, sistemas de control de velocidad de motores, sistemas de control de nivel de líquidos, entre otros.

    En un sistema de lazo cerrado, la señal de salida del proceso se mide utilizando un sensor y se compara con la señal de referencia o valor deseado. La diferencia entre la señal de salida y la señal de referencia se llama error, y este error se utiliza para calcular la señal de control que se envía al proceso. La señal de control se ajusta continuamente en función del error, de manera que el proceso se acerque cada vez más al valor deseado.

    Es importante destacar que los sistemas de lazo cerrado pueden ser más complejos y costosos que los sistemas de lazo abierto, pero ofrecen una mayor precisión y flexibilidad en el control del proceso.
Son los que tienen realimentación: se toman continuamente muestras de la variable a controlar.

6.- ¿Cuál es la diferencia entre máquina, autómata y robot?

    Aunque estos términos a menudo se usan indistintamente, hay diferencias importantes entre máquinas, autómatas y robots. A continuación, se describen brevemente estas diferencias:

Máquina: una máquina es un dispositivo mecánico que realiza una tarea específica, como un motor de combustión interna, una cortadora de césped o una prensa hidráulica. Las máquinas pueden ser accionadas manualmente o mediante un motor eléctrico o una fuente de energía similar. A menudo, las máquinas son diseñadas para realizar una tarea específica de manera repetitiva y sin la capacidad de tomar decisiones.

Autómata: un autómata es un dispositivo mecánico o electrónico programable que se utiliza para controlar una serie de operaciones mecánicas. Los autómatas son sistemas de control industrial que se utilizan para controlar procesos automatizados, como líneas de producción en fábricas, sistemas de tratamiento de aguas o sistemas de control de tráfico.

Robot: un robot es una máquina programable que es capaz de realizar tareas complejas y variadas de manera autónoma. Los robots pueden ser diseñados para realizar tareas que van desde la soldadura en fábricas hasta la exploración espacial. Los robots están equipados con sensores y sistemas de control que les permiten interactuar con su entorno y tomar decisiones basadas en la información que reciben.

    En resumen, mientras que una máquina es un dispositivo mecánico que realiza una tarea específica, un autómata es un sistema de control programable utilizado para controlar procesos automatizados y un robot es una máquina programable que es capaz de realizar tareas complejas y variadas de manera autónoma. Un autómata es una entidad artificial que se mueve por sí misma, un robot es una entidad artificial que realiza varias tareas al mismo tiempo y la secuencia de las operaciones se pueden cambiar y una maquina es un objeto que se usa para facilitar tareas.

7.- ¿Cúal es la definición de robótica?

    La robótica es una rama de la tecnología que se ocupa del diseño, construcción, operación y aplicación de robots. Los robots son máquinas programables que pueden llevar a cabo tareas de manera autónoma o semiautónoma y que pueden interactuar con el mundo físico mediante sensores y actuadores.

    La robótica combina diferentes disciplinas, como la ingeniería mecánica, la electrónica, la informática y la inteligencia artificial, para crear sistemas robotizados que puedan realizar tareas complejas. Los robots pueden ser diseñados para una amplia variedad de aplicaciones, como la fabricación, la exploración espacial, la asistencia médica, la seguridad, la agricultura y el entretenimiento.

    Además de su aplicación en la industria, la robótica también se utiliza en la investigación y el desarrollo de tecnologías futuras, como la robótica de enjambres, la robótica colaborativa y la robótica autónoma. La robótica es una de las áreas de la tecnología que se espera que tenga un impacto significativo en la sociedad en las próximas décadas.
Técnica que se utiliza en el diseño y la construcción de robots y aparatos que realizan operaciones o trabajos.

8. ¿Cuál es el origen de la robótica?
    Su origen viene de la palabra esclava robota, que se refiere al trabajo realizado de manera forzada.

    El origen de la robótica se remonta a la antigüedad, donde se encuentran ejemplos de máquinas y autómatas que realizaban tareas específicas. Sin embargo, la robótica moderna comenzó a tomar forma en la década de 1950, cuando se desarrollaron los primeros robots industriales.

    Uno de los primeros robots industriales fue el "Unimate", desarrollado por George Devol y Joseph Engelberger en 1954. Este robot era capaz de realizar tareas de soldadura y manejo de materiales en una línea de producción. A partir de entonces, la robótica se desarrolló rápidamente, y en la década de 1960 se introdujeron robots controlados por computadora que podían realizar tareas más complejas.

    En la década de 1970, se introdujeron los robots cartesianos, que se caracterizaban por tener tres ejes de movimiento lineal y que se utilizaban principalmente en la fabricación de piezas y componentes electrónicos. En la década de 1980, se desarrollaron robots más avanzados que podían realizar tareas de soldadura, pintura y ensamblaje en la industria del automóvil.

    En las últimas décadas, la robótica ha seguido evolucionando y expandiéndose a una amplia variedad de aplicaciones, desde la asistencia médica hasta la exploración espacial. Además, la robótica ha sido impulsada por el desarrollo de tecnologías como la inteligencia artificial, la visión por computadora y la robótica colaborativa, que están abriendo nuevas posibilidades para la automatización de tareas y la interacción humano-robot.

9. ¿Cuáles son los componentes de los robots?
    Los componentes de los robots pueden variar dependiendo del tipo y propósito del robot, pero en general, los robots tienen los siguientes componentes principales:

Controlador: es el "cerebro" del robot que controla y coordina los movimientos de los actuadores y los sensores.

Actuadores: son los componentes que permiten al robot moverse y realizar tareas. Los actuadores pueden ser eléctricos, hidráulicos o neumáticos y suelen incluir motores, cilindros y válvulas.

Sensores: son los componentes que permiten al robot interactuar con su entorno y recopilar información sobre él. Los sensores pueden incluir cámaras, micrófonos, sensores de fuerza, sensores de posición y sensores de temperatura, entre otros.

Efectores finales: son los componentes que se utilizan para interactuar con el entorno, como garras, pinzas, soldadores, entre otros.

Unidad de alimentación: es el componente que suministra energía al robot. Puede ser una batería, un sistema de cableado o una fuente de alimentación externa.

Chasis: es la estructura física del robot que le da soporte y le permite moverse.

Software: es el conjunto de instrucciones que el robot utiliza para realizar tareas. Incluye el sistema operativo del robot, el software de programación y el software de control.

    En resumen, los componentes de los robots pueden variar según el tipo y propósito del robot, pero en general, incluyen un controlador, actuadores, sensores, efectores finales, unidad de alimentación, chasis y software.

10.¿Qué son los actuadores?
    Es un elemento electromecánico empleado para activar el funcionamiento de los dispositivos.

    Los actuadores son componentes de los robots y otros sistemas automatizados que convierten la energía en movimiento. En otras palabras, son los componentes que permiten al robot moverse y realizar tareas. Los actuadores pueden ser eléctricos, hidráulicos o neumáticos, y su elección dependerá del tipo de tarea que el robot deba realizar.

    Los actuadores eléctricos son los más comunes en los robots, ya que son fáciles de controlar y proporcionan un buen nivel de precisión y repetibilidad. Los motores eléctricos son los actuadores más comunes y se utilizan para controlar el movimiento de los brazos y las piernas de los robots, así como para accionar las ruedas y otras partes móviles.

    Los actuadores hidráulicos utilizan líquidos para crear movimiento, lo que les permite generar una gran cantidad de fuerza. Se utilizan comúnmente en aplicaciones industriales pesadas, como en la fabricación de maquinaria pesada y equipos de construcción.

    Los actuadores neumáticos utilizan aire comprimido para generar movimiento y se utilizan en aplicaciones donde se requiere un movimiento rápido y preciso, como en la automatización de líneas de producción.

    En general, los actuadores son componentes esenciales de los robots y otros sistemas automatizados, ya que permiten que el sistema realice tareas físicas y se mueva en el entorno.

11. ¿Qué son los sensores?
    Es un dispositivo capacitado para captar acciones o estímulos externos y responder en consecuencia.

    Los sensores son componentes de los robots y otros sistemas automatizados que detectan y miden las condiciones físicas del entorno, como la luz, el sonido, la temperatura, la presión, la posición, la velocidad, la aceleración y la fuerza, entre otras. Los sensores convierten las señales físicas en señales eléctricas que el controlador del robot puede interpretar y utilizar para tomar decisiones.

    Existen muchos tipos diferentes de sensores utilizados en robótica, incluyendo:Sensores de posición: miden la posición y la orientación de las partes móviles del robot.

Sensores de velocidad y aceleración: miden la velocidad y la aceleración del robot, lo que es importante para el control del movimiento.
Sensores de fuerza: miden la fuerza ejercida por el robot sobre el entorno o la fuerza ejercida por el entorno sobre el robot.
Sensores de proximidad: detectan objetos cercanos al robot y se utilizan para evitar colisiones y para la navegación autónoma.
Sensores de visión: capturan imágenes del entorno y se utilizan para reconocimiento de objetos, navegación y otras tareas de percepción.
Sensores táctiles: miden la presión y la fuerza en contacto con el entorno y se utilizan para la interacción física con el entorno.

    En resumen, los sensores son componentes clave de los robots que permiten la percepción y la interacción con el entorno. Los sensores convierten las señales físicas en señales eléctricas que el controlador del robot puede interpretar y utilizar para tomar decisiones y realizar tareas.

12. ¿Qué es la unidad de control?
    Es lo que se encarga de buscar las instrucciones en la memoria principal, descodificarlas y ejecutarlas.

    La unidad de control es el componente central del sistema de control de un robot. Es el cerebro que procesa la información de los sensores, toma decisiones y controla los actuadores para ejecutar las tareas del robot. La unidad de control es el componente responsable de la programación y control del robot.

    La unidad de control puede ser una computadora especializada, un microcontrolador o un sistema embebido dedicado. La unidad de control recibe información de los sensores y procesa esta información para tomar decisiones sobre qué acción tomar. Por ejemplo, si un sensor de proximidad detecta un obstáculo cercano, la unidad de control podría enviar una señal para detener el movimiento del robot para evitar una colisión.

    La unidad de control también es responsable de la coordinación de los movimientos del robot. Para lograr una coordinación eficaz, la unidad de control debe coordinar la velocidad, posición y orientación de los distintos actuadores del robot. Esto se logra a través de algoritmos de control que toman en cuenta las capacidades y limitaciones físicas de los actuadores y el entorno en el que opera el robot.

    En resumen, la unidad de control es el componente central del sistema de control de un robot y es responsable de procesar la información de los sensores, tomar decisiones y coordinar los movimientos de los actuadores para ejecutar las tareas del robot.

13.¿Qué son los actuadores neumáticos?
    Son los actuadores que convierten la energía del aire comprimido en movimiento mecánico.

    Los actuadores neumáticos son dispositivos que convierten la energía del aire comprimido en movimiento lineal o rotativo. Los actuadores neumáticos se utilizan comúnmente en robótica y en la automatización industrial para controlar el movimiento de piezas y herramientas.

    Un actuador neumático típico consiste en un cilindro neumático que contiene un pistón y una varilla de conexión. El aire comprimido se suministra al cilindro a través de una válvula, que controla la cantidad de aire que entra o sale del cilindro. Cuando se suministra aire al cilindro, el pistón se mueve hacia fuera y empuja la varilla de conexión, lo que crea un movimiento lineal o rotativo.

    Los actuadores neumáticos tienen varias ventajas, como una alta velocidad de respuesta, una gran capacidad de carga y una larga vida útil. Además, los actuadores neumáticos son resistentes a ambientes hostiles, como temperaturas extremas, ambientes húmedos y ambientes corrosivos.

    Sin embargo, los actuadores neumáticos también tienen algunas limitaciones. Por ejemplo, pueden ser ruidosos y consumir grandes cantidades de aire comprimido, lo que puede ser costoso. Además, debido a su diseño mecánico, los actuadores neumáticos tienen una precisión limitada y no son adecuados para aplicaciones que requieren una alta precisión de movimiento.

14.¿ Qué son los actuadores hidráulicos?
    Son dispositivos automáticos que funcionan directamente con aceite o agua.

    Los actuadores hidráulicos son dispositivos que convierten la energía hidráulica en movimiento lineal o rotativo. Utilizan un fluido incompresible, generalmente aceite o agua, para transmitir la energía y controlar el movimiento de una máquina o sistema.

    Los actuadores hidráulicos son comunes en la industria, donde se utilizan para aplicaciones que requieren una alta fuerza y precisión de movimiento. Un actuador hidráulico típico consta de un cilindro hidráulico que contiene un pistón y una varilla de conexión. Cuando se suministra aceite al cilindro a través de una válvula, el pistón se mueve hacia fuera y empuja la varilla de conexión, lo que crea un movimiento lineal o rotativo.

    Los actuadores hidráulicos tienen varias ventajas, como una alta fuerza de salida, una gran capacidad de carga, una larga vida útil y una alta precisión de movimiento. Además, los actuadores hidráulicos pueden operar en ambientes hostiles, como temperaturas extremas, ambientes húmedos y ambientes corrosivos.

    Sin embargo, los actuadores hidráulicos también tienen algunas limitaciones, como el riesgo de fugas de aceite, el alto costo y la complejidad de mantenimiento. Además, debido a que utilizan aceite como fluido de trabajo, los actuadores hidráulicos no son adecuados para aplicaciones que requieren un ambiente limpio, como la industria alimentaria o la industria farmacéutica.

15.¿Cuál es la 1ª generación de robots?
    La 1ª generación de robots son aquellos que repiten una o varias tareas de manera programada bajo un software, en secuencia. Estos no toman en consideración las alteraciones que se presentan en su entorno.

    La primera generación de robots se desarrolló en la década de 1960 y se conoce como la generación de robots mecánicos. Estos robots fueron diseñados principalmente para realizar tareas repetitivas y peligrosas en la industria manufacturera, como la soldadura, el ensamblaje y la pintura.

    Los robots de la primera generación eran grandes y pesados, con una estructura mecánica rígida y limitada movilidad. Operaban mediante la programación de movimientos predefinidos y utilizaban sensores mecánicos simples para detectar la posición y la velocidad. A menudo requerían de personal especializado para programar y operarlos.

    A pesar de sus limitaciones, la primera generación de robots fue un gran avance en la automatización de la industria manufacturera y sentó las bases para el desarrollo de generaciones posteriores de robots cada vez más avanzados y versátiles.

16.¿Qué son los robots móviles?
    Un robot móvil es una combinación de sistemas mecánicos y eléctricos que se desplazan de manera autónoma controlados por un software de gestión de flota.

    Los robots móviles son robots que pueden moverse de un lugar a otro de manera autónoma, es decir, sin necesidad de un operador humano que los guíe. Estos robots se utilizan en una variedad de aplicaciones, como la exploración espacial, la minería, la agricultura, la logística y la seguridad.

    Los robots móviles pueden tener diferentes formas y tamaños, desde pequeños robots terrestres que se mueven sobre ruedas o patas, hasta robots aéreos que vuelan utilizando helices o drones. Algunos robots móviles pueden navegar a través de entornos estructurados como almacenes o fábricas, mientras que otros están diseñados para operar en entornos desestructurados como terrenos rocosos o desiertos.

    Los robots móviles utilizan una variedad de tecnologías para navegar, como sensores de proximidad, cámaras, láseres y sistemas de posicionamiento global (GPS). Estos sistemas permiten que el robot detecte su entorno y se mueva de manera segura y eficiente. Además, algunos robots móviles utilizan sistemas de inteligencia artificial para tomar decisiones autónomas sobre cómo moverse y qué acciones realizar en función de las tareas asignadas.

17.¿Que son los robots industriales?
    Son máquinas de manipulación multifuncionales reprogramables, con la capacidad de mover materiales, piezas, dispositivos especiales o herramientas dentro de una línea de producción.

    Los robots industriales son robots diseñados específicamente para realizar tareas en entornos industriales, como la fabricación, el ensamblaje y la manipulación de materiales. Estos robots son utilizados para mejorar la eficiencia y la productividad en las líneas de producción, así como para reducir los riesgos de seguridad para los trabajadores.

    Los robots industriales son capaces de realizar una variedad de tareas, como soldadura, corte, ensamblaje, pintura, manipulación de materiales, embalaje y paletización. Estos robots se caracterizan por su estructura mecánica articulada, que les permite moverse con una gran precisión y flexibilidad.

    Los robots industriales pueden ser programados para realizar tareas repetitivas y precisas de manera consistente y a alta velocidad, lo que ayuda a mejorar la calidad y la eficiencia del proceso de producción. Además, estos robots pueden operar en entornos peligrosos o de difícil acceso, como la manipulación de materiales tóxicos o inflamables.

    Los robots industriales son controlados por sistemas de control programables que les permiten realizar movimientos predefinidos y adaptarse a diferentes situaciones. Estos sistemas de control también pueden incluir sensores para detectar la posición, la velocidad y la fuerza, lo que permite que el robot responda de manera precisa a su entorno y a las condiciones de trabajo.

18.¿Qué son los robots cartesianos?
    Son robots industriales, que tienen tres ejes principales de control lineales y, por tanto, se mueven en línea recta en lugar de ser de forma rotativa. En este caso, los movimientos los realiza en ángulos rectos.

    Los robots cartesianos, también conocidos como robots rectilíneos o robots de coordenadas rectangulares, son un tipo de robot industrial que se caracteriza por tener una estructura mecánica en la que los ejes se mueven en línea recta en coordenadas cartesianas (X, Y, Z).

    Estos robots se utilizan comúnmente para tareas de manipulación y ensamblaje, como la carga y descarga de piezas en una línea de producción, debido a su capacidad para mover objetos con alta precisión en un espacio de trabajo rectilíneo. Además, los robots cartesianos son capaces de manipular objetos pesados y grandes debido a su estructura robusta y estable.

    Los robots cartesianos están diseñados con una estructura en forma de caja, en la que los ejes se mueven en línea recta a lo largo de las caras de la caja. El movimiento se controla mediante motores eléctricos que accionan las guías lineales o husillos de bola que mueven los ejes.

    La programación de los robots cartesianos se realiza mediante software de control, que permite controlar los movimientos en cada uno de los ejes. Además, los robots cartesianos pueden integrarse con otros componentes de automatización, como sensores y sistemas de visión, para mejorar la precisión y la eficiencia en la realización de tareas específicas.

19.¿Qué son los robots cilíndricos?
    Se emplea para operaciones de ensamblaje, manipulación de máquinas herramientas, soldadura por punto y manipulación en máquinas de fundición a presión. Es un robot cuyos ejes forman un sistema de coordenadas cilíndricas.

    Los robots cilíndricos, también conocidos como robots de brazo articulado, son un tipo de robot industrial que se caracteriza por tener una estructura mecánica en la que los ejes se mueven en coordenadas cilíndricas (R, θ, Z). Este tipo de robot se utiliza para una amplia variedad de aplicaciones en la industria, como el ensamblaje, la soldadura, el mecanizado, la manipulación de materiales, entre otras.

    Los robots cilíndricos constan de una serie de segmentos articulados que están conectados por juntas giratorias. El primer segmento se conecta a la base del robot, mientras que el último segmento se conecta a la herramienta o el dispositivo final que realiza la tarea específica.

    El movimiento de los segmentos se controla mediante motores eléctricos que accionan las juntas giratorias. Esto permite al robot moverse en varias direcciones y en diferentes planos, lo que lo hace muy versátil en términos de movilidad y alcance.

    La programación de los robots cilíndricos se realiza mediante software de control que permite controlar los movimientos en cada uno de los ejes y las juntas. Además, los robots cilíndricos pueden integrarse con otros componentes de automatización, como sensores y sistemas de visión, para mejorar la precisión y la eficiencia en la realización de tareas específicas.

20.¿Qué son los robots androides?
    Son los robots que imitan, en cierta medida, la apariencia y la conducta humana. Los robots androides son robots con forma humana o antropomórfica, diseñados para imitar la apariencia y el comportamiento humano. Estos robots suelen tener un cuerpo similar al humano, con dos brazos, dos piernas y una cabeza que contiene los sensores y sistemas de procesamiento necesarios para su funcionamiento.

    Los robots androides se utilizan principalmente en aplicaciones de entretenimiento, como en películas y juegos de video, así como en la investigación y el desarrollo de la inteligencia artificial y la robótica. También se han desarrollado robots androides para tareas específicas, como la atención al cliente y la asistencia sanitaria.

    Para lograr una apariencia humana, los robots androides suelen contar con una piel sintética y características faciales que imitan la expresión humana. Además, están equipados con una serie de sensores y cámaras que les permiten interactuar con los seres humanos de manera más natural.

    La programación de los robots androides es compleja y requiere de sistemas de inteligencia artificial avanzados que les permitan aprender y adaptarse a nuevas situaciones y tareas. También pueden integrarse con otros sistemas de automatización, como la visión artificial y la detección de voz, para mejorar su capacidad de interactuar con el entorno y realizar tareas específicas.

21.- ¿Qué tipos de procedimientos de control se utilizan en los robots?
    La inmensa mayoría de los robots que hoy día se utilizan con fines industriales se controlan mediante un proceso en bucle cerrado, es decir, mediante un bucle de realimentación. Este control se lleva a cabo con el uso de un sensor de la posición real del elemento terminal.

Sensores externos: De proximidad
Sensores internos: De posición
    
    Los robots usan control del tipo lazo cerrado, lo cual significa que ahora son bastante conscientes de su entorno y pueden adaptarse al mismo.

    Existen varios tipos de procedimientos de control que se utilizan en los robots, dependiendo de la aplicación y las características del robot. A continuación, se describen algunos de los más comunes:
  1. Control manual: Este tipo de control permite a un operador humano controlar directamente los movimientos del robot utilizando un control remoto o un panel de control. Este enfoque es común en aplicaciones de manipulación y ensamblaje que requieren una precisión y habilidad manual.
  2. Control secuencial: Este tipo de control utiliza un programa secuencial que guía al robot a través de una serie de movimientos y tareas predefinidas. Este enfoque es común en aplicaciones de ensamblaje y fabricación en las que el robot realiza tareas repetitivas y predecibles.
  3. Control por retroalimentación: Este tipo de control utiliza sensores y sistemas de retroalimentación para ajustar continuamente los movimientos del robot en respuesta a cambios en el entorno y las condiciones de la tarea. Este enfoque es común en aplicaciones de inspección y manipulación que requieren una alta precisión y una respuesta rápida a cambios en el entorno.
  4. Control basado en inteligencia artificial: Este tipo de control utiliza algoritmos y sistemas de aprendizaje automático para permitir que el robot aprenda y adapte su comportamiento en función de la experiencia y el entorno. Este enfoque es común en aplicaciones de investigación y desarrollo de robótica avanzada.
    En general, la elección del procedimiento de control depende de las necesidades específicas de la aplicación y las características del robot en sí mismo.

jueves, 7 de enero de 2016

TECNOLOGÍA 4º ESO: Tema 4 .- CONTROL Y ROBÓTICA


Tema 4.- CONTROL Y ROBÓTICA

ÍNDICE


1.- Introducción

2.- Evolución de los sistemas automáticos
     2.1.- Mecanización
     2.2.- Automatización
     2.3.- Robotización

3.-Sistemas de control
     3.1.- Sistemas en lazo abierto
     3.2.- Sistemas en lazo cerrado
     3.3.- Sistemas discretos
     3.4.- Elementos de un sistema de control

4.- El origen de los robots. Definiciones

5.- Componentes de un robot
     5.1.- Sensores
     5.2.- Unidad central
     5.3.- Actuadores
     5.4.- Estructura
     5.5.- Mecanismos
     5.6.- Lenguaje de programación
   
6.- Clasificaciones de los robots
     6.1.- Según su cronología
     6.2.- Según su arquitectura

7.- Tipos de robots industriales

8.-Aplicaciones del control automático: robots

9.-Diseño y construcción de robots no programables

10.- Actividades


1.- Introducción

Veamos primero la diferencia entre máquina, autómata y robot. Una máquina es capaz de realizar un trabajo dirigido por un usuario, el autómata es capaz de realizar el trabajo sencillo y repetitivo que le mandan sin necesidad de supervisión y el robot es capaz de decidir cuál es el trabajo que debe hacer.

Hoy día los robots están protagonizando numerosas noticias de actualidad debido a las constantes y vertiginosas innovaciones que se están produciendo en este campo.

Los robots están tomando posiciones en numerosos campos, sustituyendo tareas antes realizadas por personas o por otras máquinas. Dada la gran importancia de los avances en robótica, es necesario que el alumnos tenga una serie de conocimientos básicos en este campo, que seguro despertarán su curiosidad e interés.

2.- Evolución de los sistemas automáticos

Los sistemas automáticos surgen con la necesidad del hombre en ahorrar trabajo, esfuerzo y tiempo. También surgen en aquellas actividades donde se realizan tareas repetitivas y tediosas para las personas. Un ejemplo de ello sería el encendido automático de la iluminación de las calles, los semáforos, sistemas de riego, clasificación automática en almacenes, etc.
Al principio existían las herramientas de uso cotidiano, después surgieron herramientas especializadas sobre todo en trabajos artesanos. Después surgieron las máquinas herramienta como el torno, la fresadora, taladradoras, etc. Y por último se desarrollan los sistemas automáticos y los sistemas de control encargados de manejar las máquinas herramienta. Esto no implica el descenso de la mano de obra que utilizaba estás máquinas, sino la especialización de esas personas a un nivel superior, capaces de programar y mantener esos sistemas automatizados.

2.1.- Mecanización

Mecanización consiste en proveer a operadores humanos con maquinaria para ayudarles con los requerimientos físicos del trabajo. También puede referirse al uso de máquinas para reemplazar la labor manual o el uso de animales. El siguiente paso de la mecanización es la automatización.
El término es principalmente usado en el ámbito industrial. Con la aparición de herramientas mecanizadas, como el torno propulsado por vapor se redujo drásticamente el tiempo necesario para llevar acabo diversas tareas, mejorando la productividad. Hoy en día, muy pocas de las labores de construcción se llevan a cabo con herramientas manuales.

2.2.- Automatización

La automatización Industrial (automatización; del griego antiguo auto: guiado por uno mismo) es el uso de sistemas o elementos computarizados y electromecánicos para controlar maquinarias y/o procesos industriales sustituyendo a operadores humanos.

La automatización abarca la instrumentación industrial, que incluye los sensores, los transmisores de campo, los sistemas de control y supervisión, los sistemas de transmisión y recolección de datos y las aplicaciones de software en tiempo real para supervisar, controlar las operaciones de plantas o procesos industriales.

2.3.- Robotización

Es el paso siguiente a la automatización y consisten en sustituir las tareas realizadas por seres humanos o máquinas automatizadas por robot que realizan la mismas tareas con una mayor prescisión y en menor tiempo. Además los robots no descansan y pueden estar trabajando las 24 horas del día.

3.-SISTEMA DE CONTROL

     Un sistema de control puede definirse como un ente o conjunto de elementos que reciben unas acciones externas (pulsación de un interruptor, accionamiento de un motor, variación de temperatura, etc) que son almacenadas en las variables de entrada, a partir de las cuales el sistema realiza una serie de operaciones cuyos cálculos se almacenan en las variables de salida, que dan lugar a la respuesta del sistema mediante los actuadores (brazos robóticos, pinzas, motores, accionamientos neumáticos o hidráulicos, etc.)

3.1.- Sistemas en lazo abierto

Los sistemas de lazo abierto son aquellos donde no se controla el proceso, sino que las variables de entrada están asignadas por programa, haciendo una estimación del comportamiento del sistema, es decir, no hay retroalimentación ya que no se controlan las señales de salida para compararlas con las de entrada. Un ejemplo sería una lavadora automática que ejecuta un programa predeterminado donde no se controla el estado de la ropa, la cantidad, si la limpieza se está realizando correctamente, etc.

3.2.- Sistemas en lazo cerrado

Los sistemas de lazo cerrado son aquellos donde la variable controlada se compara periódicamente con la variable de entrada, es decir, hay retroalimentación y el sistema es capaz de analizar las desviaciones que se están produciendo y corregirlas modificando las variables de entrada o el proceso para que se ajuste a la salida esperada.
Un ejemplo sería un sistema de climatización con termostato, donde la temperatura programada se compara continuamente con la temperatura real de la estancia o local que queremos climatizar. De este modo el sistema apaga o enciende la fuente de calor o frio para acercarse a la temperatura programada.
El sistema estaría oscilando en torno a la temperatura establecida, ajustándose continuamente.


3.3.- Sistemas discretos

Son sistemas que toman un número finito de valores que son conocidos en instantes determinados de tiempo y que trabajan con datos muestreados. En un sistema continuo las variables de estado cambian de forma continua a lo largo del tiempo, mientras que en un sistema discreto cambian instantáneamente de valor en ciertos instantes de tiempo. Requieren el uso de ordenadores.


3.4.- Elementos de un sistema de control 

Los elementos de un sistema de control son:
- Señal de entrada: es la que se toma del exterior mediante un sensor.

- Señal de referencia: punto de ajuste o de tarado, es el valor que se compara con la señal de entrada.

- Comparador: compara las señales de referencia y entrada, cuando supera un
determinado valor entre ambas señales el elemento de control se activa, pasando la información al actuador para que ejecute la acción.

- Actuador: lleva a cabo la acción para la que se ha diseñado el sistema automático.

- Señal de salida: es la que emite el elemento de control (actuador).

- Captador (sensores): son elementos que captan la información del entorno y la
usan para medir magnitudes físicas (luz, temperatura, humedad, presión,
intensidad de luz, etc).

- Controlador: es el encargado de comparar una variable física con el valor
deseado (var. De referencia), interpretar el error y actuar para intentar  anularlo.
El controlador o regulador constituye el elemento fundamental en un sistema de control, pues determina el comportamiento del bucle, ya que condiciona la acción del elemento actuador en función del error obtenido.

 
4.-El origen de los robots. Definiciones

     La palabra robot se usó por primera vez en 1921 en la obra de teatro R.U.R. Robot proviene de la palabra checa robota que significa trabajador. Nos empeñamos en construir robots por que son maquinas capaces de realizar tareas repetitivas con precisión. Estas tareas ahorran tiempo y esfuerzo a los seres humanos, los robots solo pueden hacer las cosas para lo que están destinados no pueden realizar otra tarea. Con el tiempo acabaremos construyendo robot para que puedan tomar decisiones por si mismos.


En 1979, el “Robot Institute of America” define a un robot como: 'Un manipulador reprogramable y multifuncional diseñado para trasladar materiales, piezas, herramientas o aparatos específicos a través de una serie de movimientos programados para llevar a cabo una variedad de tareas'.

Los robots son capaces de realizar tareas repetitivas de forma más rápida, barata y precisa que los seres humanos. Se dice que un robot tiene inteligencia artificial (I.A.) debido a que tiene la capacidad de obtener información de su entorno y en función de esta actuar. Se considera a un robot como un agente autónomo inteligente cuando cumple los siguientes requisitos:

  • Autonomía: El sistema de navegación reside en la propia máquina, que debe operar sin conexión física a equipos externos.
  • Inteligencia: El robot posee capacidad de razonar hasta el punto de ser capaz de tomar sus propias decisiones y de seleccionar, fusionar e integrar las medidas de sus sensores.

5.- COMPONENTES DE UN ROBOT

Los robots constan de tres componentes principales:

  • 5.1.- Los sensores que facilitan la información necesaria para que los robots interpreten el entorno en el que se desenvuelven. Percibe las características del entorno y el estado del mismo robot y los envían a la unidad de control, que decide qué secuencia de órdenes tienen que ejecutar los actuadores.
--> El sensor de infrarrojos CNY70El dispositivo CNY70 es un sensor óptico infrarrojo, de un rango de corto alcance (menos de 5 cm) que se utiliza para detectar colores de objetos y superficies. Su uso más común es para construir pequeños robots siguelíneas. Contiene un emisor de radiación infrarroja -fotodiodo- y un receptor -fototransistor-. El fotodiodo emite un haz de radiación infrarroja, el fototransistor recibe ese haz de luz cuando se refleja sobre alguna superficie u objeto.

  •  5.2 La unidad de control que se ocupa de procesar la información que recibe de los sensores y tomar decisiones de acuerdo con ella. Generalmente es un ordenador el que se encarga de controlar los diferentes componentes del robot para que ejecute las acciones previstas. Dicho ordenador sueles ir unido a una controladora que dispone de una serie de entradas y salidas a través de las cuales recibe las señales de los sensores y envía instrucciones a los actuadores.

  • 5.3.- Los actuadores que son aquellos elementos encargados de proporcionar la fuerza necesaria para dotar de movimiento a las articulaciones y extremidades del robot. Pueden ser hidráulicos, neumáticos o eléctricos, dependiendo de la fuerza y precisión que se quieran conseguir.
  1.  Los actuadores eléctricos se usan en robots que no precisan una alta potencia y velocidad y en aquellas aplicaciones que piden exactitud y repetitividad.
  1. Los actuadores neumáticos. La fuente de energía es el aire comprimido. Ofrecen poca precisión en el posicionamiento y se usan en circunstancias en las que es suficiente el posicionamiento de dos estados, como en la apertura y el cierre de unas pinzas.
  2. Los actuadores hidráulicos. La fuente de energía es el aceite mineral a alta presión. Se emplean en robots de gran envergadura en los que se precisa una velocidad alta y la manipulación de cargas pesadas.
5.4.- ESTRUCTURA DE LOS ROBOTS

    La estructura de un robot puede variar en función de su diseño y propósito, pero por lo general está compuesta por los siguientes elementos:

  1. Estructura mecánica: es la parte física del robot que proporciona soporte y protección a los componentes electrónicos. Esta estructura puede ser rígida o flexible, y está diseñada para permitir el movimiento del robot en diferentes direcciones.

  2. Actuadores: son los elementos encargados de producir el movimiento del robot. Pueden ser motores eléctricos, hidráulicos o neumáticos, entre otros, y se encargan de controlar el movimiento de las diferentes partes del robot.

  3. Sensores: son los dispositivos encargados de medir diferentes variables físicas y enviar la información al sistema de control del robot. Pueden ser de diferentes tipos, como sensores de proximidad, de temperatura, de presión, de posición, etc.

  4. Sistema de control: es el cerebro del robot, encargado de recibir las señales de los sensores y enviar comandos a los actuadores para que el robot realice las acciones deseadas. Puede ser un sistema electrónico, un software de control o una combinación de ambos.

  5. Alimentación: es la fuente de energía del robot, que puede ser eléctrica, hidráulica, neumática, entre otras. Dependiendo del tipo de robot y su aplicación, puede tener una fuente de alimentación externa o una batería interna.

En resumen, la estructura de un robot es una combinación de elementos mecánicos, electrónicos y de control que le permiten realizar tareas específicas de forma autónoma o mediante la interacción con un operador humano.


5.5. MECANISMOS DE LOS ROBOTS

    Los mecanismos principales de los robots pueden variar en función de su diseño y aplicación, pero por lo general incluyen los siguientes:

  1. Articulaciones: son los elementos que permiten el movimiento de las diferentes partes del robot. Pueden ser de diferentes tipos, como rotativas, lineales, esféricas, entre otras, y se utilizan para lograr movimientos complejos y precisos.

  2. Motores: son los elementos encargados de generar la energía necesaria para producir el movimiento de las diferentes partes del robot. Pueden ser motores eléctricos, hidráulicos o neumáticos, y se utilizan para controlar el movimiento de las articulaciones y otros mecanismos del robot.

  3. Actuadores: son los elementos encargados de transformar la energía del motor en movimiento mecánico. Pueden ser cilindros hidráulicos, motores eléctricos, motores lineales, entre otros, y se utilizan para mover diferentes partes del robot, como brazos, pinzas, ruedas, etc.

  4. Sensores: son los elementos encargados de medir diferentes variables físicas, como la posición, la velocidad, la fuerza, la temperatura, entre otras, y enviar la información al sistema de control del robot. Los sensores se utilizan para monitorizar el entorno del robot y para detectar obstáculos y otros elementos relevantes para su operación.

  5. Controladores: son los elementos encargados de procesar la información de los sensores y enviar comandos a los motores y actuadores para controlar el movimiento del robot. Pueden ser controladores electrónicos, software de control, o una combinación de ambos.

En resumen, los mecanismos principales de los robots incluyen elementos mecánicos, eléctricos y electrónicos que permiten el movimiento preciso y controlado de diferentes partes del robot, así como la monitorización y control de su entorno.


5.6.-LENGUAJES DE PROGRAMACIÓN PARA ROBOTS

Existen varios lenguajes de programación que se utilizan para programar robots, algunos de los principales son:

  1. Lenguaje de programación C/C++: es un lenguaje de programación de propósito general que se utiliza ampliamente en la programación de sistemas embebidos y en la robótica. Es un lenguaje de bajo nivel que ofrece un alto grado de control sobre el hardware y se utiliza para programar robots que requieren un alto rendimiento y una programación de baja latencia.

  2. Lenguaje de programación Python:

    es un lenguaje de programación de alto nivel que se utiliza ampliamente en la robótica debido a su facilidad de uso y capacidad para trabajar con diferentes plataformas y bibliotecas de software. Es un lenguaje flexible y dinámico que se utiliza para programar robots que requieren una programación más rápida y sencilla.

  3. Lenguaje de programación Java: es un lenguaje de programación de propósito general que se utiliza ampliamente en la programación de sistemas embebidos y en la robótica. Es un lenguaje de alto nivel que ofrece un alto grado de portabilidad y se utiliza para programar robots que requieren una programación más modular y escalable.

  4. Lenguaje de programación MATLAB: es un lenguaje de programación especializado en el procesamiento de señales y datos numéricos. Se utiliza en la robótica para programar robots que requieren una programación de alto nivel para el procesamiento de datos y la simulación de sistemas.

  5. Lenguaje de programación ROS (Robot Operating System):

    es un framework de software libre y de código abierto que se utiliza ampliamente en la robótica para desarrollar aplicaciones robóticas complejas. Es un lenguaje de programación que se basa en C++ y Python y ofrece una gran variedad de bibliotecas y herramientas para la programación de robots.

En resumen, los principales lenguajes de programación para robots son C/C++, Python, Java, MATLAB y ROS, y su elección depende del tipo de robot y de las necesidades de programación específicas de cada proyecto.

6.-CLASIFICACIÓN DE LOS ROBOTS

    Los robots se pueden clasificar en función de diferentes criterios, como su diseño, su aplicación, su capacidad de movimiento, entre otros. A continuación, se presentan las principales clasificaciones generales de los robots:

  1. Según su grado de libertad: los robots se clasifican según el número de grados de libertad que tienen, es decir, el número de ejes de movimiento que pueden controlar. Se pueden clasificar en robots de 1, 2, 3, 4, 5 o 6 grados de libertad, entre otros.

  2. Según su aplicación: los robots se clasifican según la tarea para la que han sido diseñados. Algunos ejemplos de aplicaciones de robots son soldadura, pintura, ensamblaje, manipulación, inspección, entre otras.

  3. Según su capacidad de movimiento: los robots se clasifican según su capacidad de movimiento en robots móviles y robots estacionarios. Los robots móviles pueden desplazarse de un lugar a otro y suelen tener ruedas o patas para moverse, mientras que los robots estacionarios se mantienen fijos en un lugar.

  4. Según su grado de autonomía: los robots se clasifican según su capacidad de operar de forma autónoma o bajo la supervisión humana. Los robots autónomos pueden tomar decisiones y realizar tareas sin intervención humana, mientras que los robots teleoperados requieren la supervisión humana.

  5. Según su estructura:

    los robots se clasifican según su estructura en robots cilíndricos, robots cartesianos, robots SCARA, robots delta, entre otros. Cada tipo de estructura tiene sus propias ventajas y desventajas y se utiliza en diferentes aplicaciones.

En resumen, la clasificación de los robots depende del criterio utilizado y de las características específicas de cada robot. Sin embargo, las clasificaciones más comunes se basan en el grado de libertad, la aplicación, la capacidad de movimiento, el grado de autonomía y la estructura del robot.


6.1.-Según su cronología

    Los robots también se pueden clasificar según su cronología, es decir, según la época en que fueron desarrollados. A continuación se presenta una clasificación general de los robots según su cronología:

  1. Primera generación de robots (1950-1960): durante esta época se desarrollaron los primeros robots industriales, también conocidos como robots manipuladores. Estos robots eran capaces de realizar tareas repetitivas y sencillas en la industria.

  2. Segunda generación de robots (1960-1970): durante esta época se desarrollaron los robots de control numérico y los robots de ensamblaje. Los robots de control numérico eran capaces de realizar operaciones complejas de mecanizado, mientras que los robots de ensamblaje se utilizaban para ensamblar piezas en la industria.

  3. Tercera generación de robots (1970-1980): durante esta época se desarrollaron los robots móviles y los robots de soldadura. Los robots móviles se utilizaban para tareas de exploración y rescate, mientras que los robots de soldadura se utilizaban para soldar piezas en la industria.

  4. Cuarta generación de robots (1980-1990): durante esta época se desarrollaron los robots con sensores y los robots colaborativos. Los robots con sensores eran capaces de detectar el entorno y adaptar su comportamiento, mientras que los robots colaborativos trabajaban en estrecha colaboración con los seres humanos.

  5. Quinta generación de robots (1990-2000): durante esta época se desarrollaron los robots inteligentes y los robots biomiméticos. Los robots inteligentes eran capaces de aprender y tomar decisiones, mientras que los robots biomiméticos se inspiraban en la naturaleza para desarrollar robots con características como la locomoción animal.

  6. Sexta generación de robots (2000-presente): durante esta época se han desarrollado los robots autónomos y los robots de servicios. Los robots autónomos son capaces de operar sin intervención humana, mientras que los robots de servicios se utilizan en aplicaciones como la limpieza y la atención al cliente.

En resumen, la clasificación de los robots según su cronología muestra cómo ha evolucionado la robótica a lo largo del tiempo, desde los primeros robots industriales hasta los robots autónomos y de servicios actuales.


6.2.-Según su arquitectura

    Los robots también se pueden clasificar según su arquitectura, es decir, según la estructura física y mecánica que tienen. A continuación se presenta una clasificación general de los robots según su arquitectura:

  1. Robots cartesianos: también conocidos como robots de coordenadas rectangulares, tienen tres ejes lineales y utilizan un sistema de coordenadas cartesianas para mover su brazo mecánico.

  2. Robots cilíndricos: tienen un brazo mecánico en forma de cilindro y utilizan coordenadas cilíndricas para mover el brazo en la dirección correcta.

  3. Robots esféricos: también conocidos como robots delta, tienen un brazo mecánico en forma de esfera y se utilizan para tareas de alta velocidad y precisión.

  4. Robots antropomórficos: tienen un brazo mecánico similar al brazo humano y son capaces de moverse en múltiples direcciones.

  5. Robots serpientes:

    también conocidos como robots serpentinos, tienen un brazo mecánico flexible y articulado, que les permite moverse en espacios estrechos y difíciles de alcanzar.

  6. Robots híbridos: combinan características de dos o más tipos de robots mencionados anteriormente, lo que les permite realizar una amplia variedad de tareas.

En resumen, la clasificación de los robots según su arquitectura muestra cómo se han desarrollado diferentes tipos de robots para adaptarse a diferentes tareas y entornos. Cada tipo de robot tiene sus propias ventajas y desventajas en términos de velocidad, precisión y capacidad de carga, por lo que es importante seleccionar el tipo de robot adecuado para una tarea específica.




7.- TIPOS DE ROBOTS INDUSTRIALES

    Los robots industriales son utilizados en una amplia variedad de aplicaciones industriales, desde la fabricación de automóviles hasta la producción de alimentos. A continuación se presentan los principales tipos de robots industriales:

  1. Robots de manipulación:

    son los robots más comunes en la industria y se utilizan principalmente para realizar tareas de manipulación de materiales y productos. Tienen una estructura mecánica sencilla y están diseñados para levantar, mover y colocar objetos.

  2. Robots soldadores: se utilizan para realizar tareas de soldadura en la industria automotriz, aeronáutica y de construcción. Estos robots suelen estar equipados con sistemas de visión para detectar la posición y la forma de las piezas que se van a soldar.

  3. Robots de paletización: se utilizan para la carga y descarga de productos en líneas de producción. Estos robots son capaces de mover objetos de diferentes tamaños y pesos, y de colocarlos en patrones específicos en palets o contenedores.

  4. Robots de ensamblaje: se utilizan para unir diferentes componentes y partes de productos en líneas de producción. Estos robots pueden ser programados para realizar tareas de ensamblaje precisas y repetitivas.

  5. Robots de pintura: se utilizan para aplicar pintura en superficies de objetos, como automóviles, aviones y productos electrónicos. Estos robots están equipados con sistemas de pulverización y pistolas de pintura.

  6. Robots de corte: se utilizan para cortar materiales en la industria metalúrgica, automotriz y aeronáutica. Estos robots pueden cortar diferentes materiales, como acero, aluminio y plástico, y son capaces de realizar cortes precisos y repetitivos.

En resumen, estos son algunos de los principales tipos de robots industriales que se utilizan en la actualidad. Cada tipo de robot está diseñado para realizar tareas específicas en diferentes industrias, y su uso ha permitido aumentar la productividad y mejorar la calidad de los productos fabricados.


8.-Aplicaciones del control automático: robots

    El control automático juega un papel fundamental en el funcionamiento y la programación de los robots. Algunas de las aplicaciones del control automático relacionadas con los robots son:

  • Control de posición: el control de posición es utilizado para determinar la posición exacta de un robot en un espacio de trabajo. Este control se realiza mediante sensores de posición, como encoders, que permiten conocer la posición exacta del robot en todo momento.
  • Control de velocidad: el control de velocidad se utiliza para controlar la velocidad de movimiento de un robot. Este control se realiza mediante la regulación de la tensión o la corriente suministrada al motor del robot.

  • Control de torque: el control de torque se utiliza para controlar la fuerza que el robot aplica en un objeto o material. Este control se realiza mediante el uso de sensores de fuerza, que permiten medir la fuerza que el robot aplica en un objeto.
  • Control de trayectoria: el control de trayectoria se utiliza para controlar la ruta que sigue el robot en un espacio de trabajo. Este control se realiza mediante la programación de la trayectoria del robot, que puede ser lineal o curva.

  • Control de impedancia: el control de impedancia se utiliza para controlar la resistencia que el robot ofrece a un objeto o material. Este control se realiza mediante el uso de sensores de fuerza y posición, que permiten medir la fuerza y la posición del objeto que el robot está manipulando.
    En resumen, el control automático es esencial para el funcionamiento de los robots

9.-Diseño y construcción de robots no programables 

    Los robots no programables son aquellos que no están diseñados para ser programados en el sentido tradicional del término, ya que se les ha dotado de una inteligencia artificial que les permite aprender y adaptarse a diferentes situaciones. Sin embargo, su diseño y construcción todavía requiere de una planificación y un proceso de desarrollo cuidadoso. A continuación se describen algunas consideraciones importantes en el diseño y construcción de robots no programables:

  1. Diseño mecánico: El diseño mecánico es un aspecto fundamental en el desarrollo de robots no programables. Se debe considerar la forma y la estructura del robot para garantizar que pueda moverse con fluidez y eficacia en diferentes entornos. Además, se debe asegurar que los materiales y componentes mecánicos sean lo suficientemente resistentes para soportar el uso repetitivo.

  2. Sensores: Los robots no programables necesitan estar equipados con sensores que les permitan percibir su entorno y tomar decisiones en consecuencia. Los sensores pueden incluir cámaras, micrófonos, sensores de proximidad, sensores de luz, entre otros.

  3. Controladores: El controlador es el cerebro del robot y es responsable de procesar la información recibida de los sensores y tomar decisiones. Los controladores pueden ser sistemas electrónicos complejos que incorporan redes neuronales y algoritmos de aprendizaje automático para adaptarse a diferentes situaciones.

  4. Fuente de energía: Los robots no programables necesitan una fuente de energía que les permita funcionar de manera autónoma. Esto puede ser una batería recargable, un sistema de energía solar o cualquier otro sistema de alimentación adecuado para el robot en cuestión.

  5. Entrenamiento: Aunque los robots no programables pueden aprender y adaptarse a su entorno, todavía necesitan ser entrenados para realizar tareas específicas. Esto puede implicar la exposición del robot a diferentes situaciones para que pueda aprender a responder de manera adecuada.

En resumen, el diseño y la construcción de robots no programables requiere de un enfoque multidisciplinario que abarca aspectos mecánicos, electrónicos, de software y de inteligencia artificial. Los sensores, controladores y fuente de energía son componentes críticos que deben ser seleccionados cuidadosamente para garantizar el éxito del robot. Además, el entrenamiento es esencial para que el robot pueda aprender y adaptarse a diferentes situaciones.


9.1.- Diseño y construcción de sencillos robots en la educación secundaria y bachillerato.

    El diseño y la construcción de robots es una excelente actividad educativa para estudiantes de secundaria y bachillerato, ya que les permite aplicar conocimientos de física, matemáticas, electrónica y programación de manera práctica y divertida. A continuación, se describen algunos consejos para el diseño y construcción de sencillos robots en la educación secundaria y bachillerato:

  1. Identificar los objetivos de aprendizaje: Antes de comenzar con el diseño y la construcción del robot, es importante definir los objetivos de aprendizaje que se desean lograr. Por ejemplo, se puede tener como objetivo enseñar a los estudiantes sobre circuitos eléctricos, la programación de microcontroladores o la mecánica de los robots.

  2. Seleccionar el tipo de robot: Los robots pueden ser diseñados para cumplir diferentes objetivos, como moverse, levantar objetos, realizar tareas de soldadura, entre otros. Para un proyecto educativo sencillo, se recomienda seleccionar un tipo de robot que se ajuste a los objetivos de aprendizaje y que pueda ser construido con materiales y componentes asequibles.

  3. Seleccionar los materiales y componentes: Una vez seleccionado el tipo de robot, se deben elegir los materiales y componentes que se utilizarán para su construcción. Es importante elegir materiales y componentes asequibles y fáciles de conseguir.

  4. Diseñar el robot: Una vez seleccionados los materiales y componentes, se debe diseñar el robot. Se puede utilizar software de diseño CAD para crear un modelo en 3D del robot y planificar su construcción.

  5. Construir el robot: Una vez diseñado el robot, se debe proceder con su construcción. Es importante seguir las instrucciones de diseño cuidadosamente y tomar en cuenta medidas de seguridad al utilizar herramientas y equipos.

  6. Programar el robot: Una vez construido el robot, se debe programar su comportamiento. Se pueden utilizar lenguajes de programación como C++, Python o Scratch para programar el robot y controlar su comportamiento.

  7. Probar y mejorar el robot: Una vez programado el robot, se debe probar su funcionamiento y hacer mejoras si es necesario. Se pueden hacer ajustes en el diseño, los materiales y la programación para mejorar el desempeño del robot.

    En resumen, el diseño y la construcción de sencillos robots en la educación secundaria y bachillerato es una actividad educativa interesante y divertida que permite a los estudiantes aplicar conocimientos de física, matemáticas, electrónica y programación en la práctica. Es importante definir los objetivos de aprendizaje, seleccionar el tipo de robot, elegir los materiales y componentes, diseñar el robot, construirlo, programarlo y mejorar su desempeño a través de pruebas y ajustes.


9.2.- Kits de robótica más utilizados en la enseñanza secundaria

Existen varios kits de robótica que son populares y ampliamente utilizados en la enseñanza secundaria debido a su accesibilidad, facilidad de uso y capacidad de enseñar a los estudiantes sobre conceptos importantes de robótica, electrónica y programación. Algunos de los kits de robótica más populares son:

  1. LEGO Mindstorms: LEGO Mindstorms es un kit de robótica educativo que permite a los estudiantes construir y programar robots utilizando bloques LEGO y un microcontrolador programable. Este kit es muy popular debido a su accesibilidad y a la gran cantidad de recursos educativos disponibles.


  2. VEX Robotics: VEX Robotics es un kit de robótica que incluye componentes modulares que se pueden ensamblar para crear diferentes tipos de robots. Este kit es muy popular en competencias de robótica y es utilizado por muchos equipos de estudiantes en todo el mundo.


  3. Arduino: Arduino es un microcontrolador programable que se utiliza ampliamente en proyectos de electrónica y robótica. Existen varios kits de inicio de Arduino que incluyen los componentes necesarios para construir proyectos de robótica y electrónica.


  4. Raspberry Pi:

    Raspberry Pi es un pequeño ordenador de placa única que se utiliza en una variedad de proyectos de electrónica y robótica. Existen kits de inicio de Raspberry Pi que incluyen los componentes necesarios para construir proyectos de robótica y electrónica.

  1. Makeblock: Makeblock es un kit de robótica modular que permite a los estudiantes construir y programar robots de manera sencilla y accesible. Este kit es popular en la educación secundaria debido a su facilidad de uso y a la gran cantidad de recursos educativos disponibles.

  2. Microbit con Makecode: El kit de robótica Microbit con Makecode es un conjunto de herramientas y componentes para la construcción y programación de robots utilizando la placa Microbit y el lenguaje de programación Makecode. Este kit es muy utilizado en la educación secundaria y se compone de los siguientes elementos:

    1. Placa Microbit: Es una pequeña placa programable que cuenta con una pantalla LED, sensores y conectividad Bluetooth.

    2. Kit de construcción: El kit de construcción incluye piezas para construir un robot, como motores, ruedas, piezas de ensamblaje, sensores y cables.

    3. Lenguaje de programación Makecode: Es un entorno de programación en línea que utiliza bloques para programar la placa Microbit. Makecode es muy accesible y fácil de usar, permitiendo a los estudiantes construir y programar robots de manera sencilla.

    4. Tutoriales y recursos educativos: Makecode cuenta con una gran cantidad de tutoriales y recursos educativos en línea que permiten a los estudiantes aprender sobre electrónica, robótica y programación de manera interactiva y divertida.


En resumen, existen varios kits de robótica que son populares y ampliamente utilizados en la enseñanza secundaria debido a su accesibilidad, facilidad de uso y capacidad de enseñar a los estudiantes sobre conceptos importantes de robótica, electrónica y programación. Algunos de los kits de robótica más populares incluyen LEGO Mindstorms, VEX Robotics, Arduino, Raspberry Pi y Makeblock.


10.-ACTIVIDADES

Actividad 1: Realizar una presentación sobre "Los Robots"

Actividad 2: Realizar un cuestionario de 20 preguntas sobre este tema, para ello vamos a utilizar los siguientes documentos:






En este enlace de la Junta de Andalucía accedemos al mismo documento



En este enlace tenéis la web del Ministerio de Educación y cultura: Cidead


10.- Actividades