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Diseños y construcción de robots con robolab

ROBOLAB

Robolab es un entorno de programación gráfico que permite controlar el bloque inteligente de LEGO RCX. Este software comercializado por LEGO está orientado al uso educativo; utiliza una versión adaptada de LabVIEW, de National Instruments. EL software de Robolab está basado en iconos, que permiten crear diagramas que son los programas que controlan el RCX.
Ofrece modos diferentes de programación adaptados al nivel de aprendizaje del alumnado: Pilot e Inventor. Además, ofrece el modo Investigator orientado a su uso en el laboratorio de ciencias. Nosotros solo utilizamos el modo pilot .Para utilizar el robolab creamos un robot primero con las piezas de lego y otros instrumentos tecnológicos como :

PUERTO INFRARROJOS:

RCX:

LDR:

SENSOR DE TACTO CON  CABLE:

Para que puedas  ver más al detalle como se programa con el robolab hemos conseguido unas capturas de este :

Diseños con robolab:

 

Estructuras de sistemas roboticos

Los elementos que forman parte de la totalidad del robot son:

• manipulador
• controlador
• dispositivos especiales 

Manipulador

Mecánicamente, es el componente principal. Está formado por una serie de elementos estructurales sólidos o eslabones unidos mediante articulaciones que permiten un movimiento relativo entre cada dos eslabones consecutivos.

 Las partes que conforman el manipulador reciben, entre otros, los nombres de: cuerpo, brazo, muñeca y actuador final (o elemento terminal). A este último se le conoce habitualmente como aprehensor, garra, pinza o gripper.



                                 

Cada articulación provee al robot de, al menos, un grado de libertad. En otras palabras, las articulaciones permiten al manipulador realizar movimientos:

Lineales que pueden ser horizontales o verticales.


Angulares (por articulación)

(En los dos casos la línea roja representa la trayectoria seguida por el robot).

Controlador 

Como su nombre indica, es el que regula cada uno de los movimientos del manipulador, las acciones, cálculos y procesado de la información. El controlador recibe y envía señales a otras máquinas-herramientas (por medio de señales de entrada/salida) y almacena programas.
Existen varios grados de control que son función del tipo de parámetros que se regulan, lo que da lugar a los siguientes tipos de controladores:

• de posición: el controlador interviene únicamente en el control de la posición del elemento terminal;

• cinemático: en este caso el control se realiza sobre la posición y la velocidad;

• dinámico: además de regular la velocidad y la posición, controla las propiedades dinámicas del manipulador y de los elementos asociados a él;

• adaptativo: engloba todas las regulaciones anteriores y, además, se ocupa de controlar la variación de las características del manipulador al variar la posición

Otra clasificación de control es la que distingue entre control en bucle abierto y control en bucle cerrado.
El control en bucle abierto da lugar a muchos errores, y aunque es más simple y económico que el control en bucle cerrado, no se admite en aplicaciones industriales en las que la exactitud es una cualidad imprescindible. 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 re alimentación. Este control se lleva a cabo con el uso de un sensor de la posición real del elemento terminal del manipulador. La información recibida desde el sensor se compara con el valor inicial deseado y se actúa en función del error obtenido de forma tal que la posición real del brazo coincida con la que se había establecido inicialmente.

Dispositivos Especiales 

Entre estos se encuentran los ejes que facilitan el movimiento transversal del manipulador y las estaciones de ensamblaje, que son utilizadas para sujetar las distintas piezas de trabajo.
En la estación del robot Move Master EX (Mitsubishi) representada en la figura se pueden encontrar los siguientes dispositivos especiales:

1. Estación de posición sobre el transportador para la carga/descarga de piezas de trabajo.
2. Eje transversal para aumentar el volumen de trabajo del robot.
3. Estación de inspección por computadora integrada con el robot.
4. Estación de ensamble.

Dispositivos de entrada y de salida

Dispositivos de entrada

Dentro de este grupo de elementos se encuentran todos los sensores con los que el robot capta las distintas variables a controlar. Estas variables pueden ser de temperatura, movimiento, proximidad, iluminación, posición, presión, velocidad, etc. En la siguiente tabla podemos ver algunos ejemplos de estos sensores:

Temperatura	NTC PTC Termorresistencia Termopar Bimetal
Posición	Final de carrera Relé reed
Proximidad y movimiento	Transductores Inductivos Capacitivos Resistivos Ultrasonidos
Velocidad	Tacómetros
Presión	Manómetros Galgas extensiométricas
Iluminación	LDR Fotodiodos Fototransistores

Dispositivos de salida

Son los elementos que queremos controlar. Los más habituales en nuestros proyectos son: motores, bombillas, diodos, timbres, zumbadores, relés, electroválvulas, vávulas, cilindros neumáticos, etc.

Dispositivos de control

Son los programadores y procesadores que reciben y tratan las señales que proceden de los elementos de entrada y las acondicionan para producir una serie de órdenes que se envían a los dispositivos de salida de acuerdo con el programa interno que poseen.

Dependiendo del tipo de control que realicen los podemos clasificar en:

• Control de lazo abierto
• Control de lazo cerrado

Controladoras

En el aula taller nos podemos encontrar con cuatro modelos distintos de controladoras. Explicaremos brevemente sus características y sus diferencias:

Nombre	Entradas	Salidas	Lenguaje	Cantidad	Curso	Imagen
BSP	8 analógicas 8 digitales (4 de ellas de umbral)	4 pareadas	WinLogo	6	3º- 4º ESO
Clavo	4 analógicas 8 digitales	4 pareadas (8 sin polaridad)	WinLogo Mswlogo	1
Lego	3 indistintas	3 pareadas	NQC Robolab	3	Bachillerato
Fischertechnik	2 analógicas 8 digitales	4 pareadas	LLWIN	1
Inves (Albertina)	4 analógicas 8 digitales	4 pareadas variables (8 sin polaridad)	WinLogo
Enconor			WinLogo Mswlogo
Microlog

 

Futuro de los robots

Los robots cada vez serán más importantes en nuestra vida diaria, ya que nos estamos acostumbrando tanto que llegará el momento que dependamos de ellos. Pensamos que en un futuro no solo tendrán importancia en el mundo de la industria sino también en la sanidad, seguridad…

Pensamos que como conclusión final los avances en este campo deberían estar más destinados a la medicina o a resolver enfermedades que es lo verdaderamente importante y deberíamos dejar un poco de lado los robots con fines de destrucción.

Por todo esto pensamos que es un campo muy peligroso y que debería haber una mayor concienciación de los gobiernos, para asegurarnos su buen uso.

Ventajas y desventajas de la robotica

 

Ventajas

La robótica es una tecnología moderna y hoy en día la mayoría de las cosas que se están automatizados con la ayuda de robots. Gracias a la tecnología antes de que la dependencia de los seres humanos se ha reducido en gran medida. Robótica tiene muchas ventajas y algunas limitaciones.
Una de las mayores ventajas de la automatización de los procedimientos es la exactitud de los resultados. Las posibilidades de un robot que va mal es muy mínima y como un proceso, todo puede fallar o se ejecutan a la perfección. Robótica está siendo utilizado en diversas industrias, como los automóviles, medicamentos, electrodomésticos y varios más. El más complicado de las máquinas pueden ser montadas utilizando la robótica.
Robótica también está desempeñando un papel bastante importante en la industria de la medicina. Desde la preparación de las drogas a realizar tareas sencillas en cirugía. Sin embargo, el proceso de la medicina actual que implica la cirugía y otros no se puede dejar a los robots y la interferencia humana se hace inevitable allí.
La robótica es muy ventajosa en varias formas de tipo hombre. Por ejemplo, los seres humanos trabajar en muchos lugares inadecuados y condiciones como las plantas químicas, o los productos farmacéuticos y la exposición a algunos productos químicos no siempre puede ser bueno para los seres humanos. Sin embargo, si estas responsabilidades son automatizadas con robots, entonces los seres humanos no tienen por qué enfrentar accidentes de trabajo y las enfermedades de base. Cuando se trata de la manipulación de materiales peligrosos robots son más adecuados. Existen aplicaciones similares ventajosas para un robot en varias otras industrias. Hoy en día, los robots se utilizan también para lanzar satélites y los viajes a un planeta completamente diferente. Los robots están poniendo en marcha en Marte para explorar el planeta y están siendo diseñados con inteligencia a la par con los humanos.

Desventajas

Aunque si es muy cierto que la robótica puede crear más empleos, también puede quitarlos. Y actualmente se puede observar que el desempleo por la sustitución humana por robots ha sido mayor que el empleo que esta ha creado. Esto se debe mayormente a que muchas generaciones pasadas no pudieron competir ante el potencial de los robots, por esto mismo fueron sustituidos y expulsados de esa área de trabajo específica.
Otra de las desventajas más grandes que presenta la robótica puede no ser tan creíble como la anterior, ya que aun no ha sucedido. Esta desventaja lidia con la sustitución a mayor escala del ser humano por la robótica, en otras palabras, que algún día los robots pueden incluso ser mayores en cantidad que la raza humana. Esto se debe a que actualmente se trabaja en proyectos de Inteligencia Artificial en los cuales logran hacer que un robot pensante cree y mejore cada vez a su propia creación que es otro robot. Por esto mismo, se piensa que si algún día se llega a desarrollar lo suficiente esa inteligencia artificial, pueda crear miles y millones de robots, capaces de mejorarse entre sí. Por supuesto esto solo es una suposición que aun no está por venir, sin embargo si es un posible riesgo que el ser humano debe de evitarse.

Tipos de robots

  Humanoides

Pese a su enorme avance en autonomía y capacidades en los últimos años, aún queda mucho para que veamos un auténtico Terminator o C3PO andando por nuestras calles. Los robots diseñados para moverse como nosotros o para utilizar nuestras herramientas son mucho más complicados que aquellos creados para tareas específicas, como los robots de una cadena de montaje. Para estimular el desarrollo de estos humanoides, la agencia encargada del desarrollo tecnológico para uso militar de los EEUU (DARPA, por sus siglas en inglés) ha creado una competición anual dotada con 3,5 millones de dólares en premios.

 

Cuadrúpedos todo terreno

La naturaleza es una gran fuente de inspiración para la robótica. La evolución ha hecho un gran trabajo para refinar formas eficientes de movimiento y los ingenieros se inspiran en ellas para replicarlas según sus necesidades. Recientemente, ingenieros del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) presentaban un asombroso video en el que un robot al que llaman “el guepardo” era capaz de correr y saltar obstáculos de hasta 30 centímetros de alto. Este guepardo lleva ya algunos años en desarrollo, pero cada vez se refinan más sus habilidades. Cuando los ingenieros consideraron que habían desarrollado su velocidad y estabilidad hasta un punto satisfactorio, decidieron ‘enseñarle’ a saltar

Insectos, gusanos y moscas

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Si hay algo que ha inspirado a los fabricantes de robots desde el comienzo de la robótica son los insectos. Sin embargo, en los últimos tiempos gracias a la miniaturización y al desarrollo de nuevos materiales, ya no sólo se parecen a insectos sino que tienen el tamaño de los mismos. Por ejemplo esta mosca/libélula o esta cucaracha desarrolladas por el laboratorio de microrrobótica en la Universidad de Harvard.