Máquinas Automáticas y robots.

1. Máquinas Automáticas y robots. TECNLOGÍA 4º E.S.O.

2. Índice • Máquinas automáticas y robots en la historia • Definición de robot • Componentes de un robot • Robots industriales • Robots móviles • Contrucción de robots móviles en el aula • Presente y futuro de la robótica

3. Grecia Clásica • Herón de Alejandría inventó en el siglo I la eolípila, considerada como la primera máquina térmica de la historia. Renacimiento • Leonardo Da Vinci diseñó el primer autómata con apariencia humana. Podía mover los brazos, girar la cabeza y sentarse. Siglos XVII y XVIII • Se construyen gran cantidad de autómatas, que con los avances en relojería, trataban de reproducir los movimientos de los seres vivos. Entre los inventores de esta época destaca Jacques de Vaucanson. Siglos XIX y XX • El inventor e ingeniero español Leonardo Torres Quevedo publicó un ensayo sobre robots y su aplicación en la industria.

4. Definición de robot La palabra robot apareció por primera vez en 1921 en la obra de teatro “Los robots universales de Rossum” por KarelCapek. Debido al avance en los campos de la electrónica y la informática, cada vez se han ido construyendo máquinas más complejas, que al final han dado paso a sofisticadas máquinas: LOS ROBOTS (entidades virtuales o mecánicas artificiales que por su apariencia o movimientos ofrecen la sensación de tener un propósito propio). Características • Detectar las condiciones cambiantes del entorno mediante los sensores. • Analizar los datos. • Tomar decisiones y actuar sobre el entorno. • Pueden ser programables.

5. Componentes de un robot • Estructura: Conjunto de elementos mecánicos que le dan forma y soportan los demás elementos que lo componen. • Sensores: Recogen la información del entorno y lo envían al sistema de control para su procesamiento. • Externos: Toman datos del entorno. • Internos: Controlan el propio funcionamiento del propio robot. • Sistemas de control: Analizan la información mandada por los sensores, toman decisiones y dan las órdenes a los actuadores. • Mediante un circuito electrónico: Permite el movimiento de pequeños robots sin necesidad de cables de conexión con un ordenador. • Mediante ordenador: Utilizado en máquinas sin desplazamiento, ya que la conexión por cable dificultaría su movilidad.

6. Componentes de un robot • Actuadores: Proporcionan movimiento al robot. • Eléctricos: Utilizan la energía eléctrica. Se emplean para robots medianos que no requieren mucha velocidad ni potencia. • Motores eléctricos de corriente continua. • Motores paso a paso. • Hidráulicos y neumáticos: Proporcionan la fuerza necesaria por el movimiento de un fluido dentro de cilindros con pistones. • Impulsión hidráulica. • Impulsión neumática. • Electromagnéticos: Solenoides, formados por una bobina de hilo de cobre en cuyo interior se mueve un núcleo de hierro cuando se hace pasar corriente por el bobinado.

7. Componentes de un robot • Pinzas y herramientas. • Los robots manipuladores pueden llevar objetos que se unen a la muñeca del robot para realizar tareas determinadas. • Pinzas: Manipulación, transporte y unión de objetos. • Herramientas: Realizan funciones específicas (soldadores, sierras, pistolas de pintura, etc.). • Suministro de energía. • Los robots son máquinas electromecánicas que necesitan un suministro de energía eléctrica que alimente el sistema de control y los motores eléctricos y electromagnéticos. • Motores de explosión: es necesario un suministro de gasolina o gasoil. • Actuadores hidráulicos o neumáticos: es necesario un suministro de aceite o aire.

8. Robots industriales

9. Partes • Manipulador: elemento principal y realiza tareas básicas y repetitivas, utilizándose en procesos industriales para mover materiales y herramientas, fabricación, montaje, etc. Estas son sus partes: • El controlador recibe y envía señales a otras partes del robot, controlando los movimientos del manipulador y almacenando programas mediante tarjetas electrónicas Se denomina grado de libertad a cada uno de los movimientos independientes que puede realizar cada articulación con respecto a la anterior. Los tres grados de libertad básicos son: rotacional, radial y vertical. • Mediante los dispositivos de entrada y de salida se pueden introducir y ver los datos del controlador, como por ejemplo, con un teclado y un monitor.

10. Tipos de robots industriales

11. Robot teleoperador o telerrebot : Son robots controlados a distancia por una persona. Se utilizan mucho en tareas que tienen algún tipo de riesgo, como en la industria química, la manipulación de residuos radiactivos, la desactivación de explosivos, etc. • Robot de repetición: Son robots que repiten continuamente una secuencia fija de movimientos diseñada previamente por una persona. Por ejemplo, en el caso de una cadena de llenado y taponado de botellas, en la que cada máquina realiza siempre la misma función.

12. Robot controlado por ordenador: Estos robots se mueven mediante programas de ordenador que permiten alterar la secuencia de trabajo. Por ejemplo, en una cadena de montaje de coches, en la que hay que modificar la secuencia de los robots para cada modelo que se fabrica.

13. Aplicaciones de los robots industriales

14. Robots en cadena de montaje: Uno de los sitios donde más cantidad de robots se han implantado ha sido en las cadenas de montaje automático, como es el caso de la fabricación de coches, en la que podemos encontrar robots que desempeñan distintas tareas, tales como robots soldadores, pintores y manipuladores. • Robots de exploración submarina: Estos robots inspeccionan zonas submarinas donde el hombre no puede llegar. Recogen muestras y realizan medidas para obtener datos determinados.

15. Robots médicos:Son varias las aplicaciones de los robots en medicina. Por un lado, están los sistemas robóticos que ayudan a los médicos a realizar sus operaciones, como los robots quirúrgicos, que dan al cirujano mayor destreza y precisión. Por otro, están las prótesis que se implantan en disminuidos físicos; con ellas, se logra sustituir extremidades y órganos de seres humanos. Recientemente se ha presentado una cápsula robot, que es una célula endoscópica activa inteligente que se introduce en el cuerpo humano mediante ingestión, como si fuera una pastilla, para el diagnóstico de enfermedades. Utiliza sus patas plegables para moverse de una forma completamente autónoma desde el esófago hasta el recto.

16. Robots agrícolas y ganaderos:Dentro de los robots ganaderos se encentran los robots de ordeño, mediante los cuales se consigue realizar un ordeño automático y se envía la leche a un tanque refrigerado. También hay robots en el campo de la agricultura que fumigan los cultivos y evitan que los agricultores se expongan a los pesticidas, y robots para la recolección y la limpieza de invernaderos.

17. Robots móviles. Sistemas de automoción • Ruedas : se utilizan para superficies lisas. • Orugas : permiten un desplazamiento estable sobre superficies irregulares. • Patas : permiten desplazarse por superficies muy irregulares y abruptas

18. ¿Qué es un androide? Un androide es un robot antropomorfo, es decir, imitan la apariencia y conducta humana de forma autónoma. El término androide fue acuñado por primera vez por Alberto Magno en 1270 y popularizados por Auguste Villiers, autor francés. La conocida marca automovilística japonesa Honda, empezó en 2000 un proyecto para la creación de una serie de robots antropomórficos llamados ASIMO, acrónimo de  "Advanced Step in Innovative Mobility“ . Los cuales son capaces de desarrollaractividadescomoandar, correr, coger objetos, subir escaleras etc.

19. Zoomorfos • Son un tipo de robots móviles cuyos sistemas de locomoción de asemejan con formas animales. Los podemos clasificar en: • Caminadores: los cuales utilizan para desplazarse patas. Dependiendo del número pueden ser cuadrúpedos, hexápodos etc. • No caminadores: como los robots gusano o serpientes, los cuales imitan el movimientos de estos para desplazarse

20. Estos robots se mueven por terrenos muy accidentados, para ellos disponen de patas, sistemas de visión y control remoto. Su principal misión es determinar la composición de los gases emitidos por el volcán. Robots para la inspección de volcanes Dante II , creado por la NASA. Exploran otros planetas del sistema solar diferentes a la Tierra. Recogen muestras y toman imágenes para su posterior análisis para ello cuentan con cámaras e instrumentos de recogida. Soportan condiciones extremas. Robots espaciales

21. Utilizados en misiones de reconocimiento o vigilancia. Constan de cámaras y sensores de infrarrojos manejados por control remoto. Abordan campos como el militar, civil e incluso forestal. Aviones no tripulados Robots desactivadores de explosivos. Operados por control remoto, se emplean en operaciones de alto riesgo. Constan de de un medio de tracción formado por orugas y una serie de “extremidades” controlables y cámaras.

22. Construcción de robots móviles en el aula La estructura más básica consta de una pequeña lámina plana de madera, plástico o metal, donde se colocarán motores y ruedas . Hay que preparar un entorno adecuado para que el robot realice su función adecuadamente. Además, para conseguir que los robots se muevan lentamente, hay que utilizar motores con reductor de velocidad incorporado. La electrónica • Se utilizan generalmente lo siguientes sensores: • LDR. Detectan variaciones de la intensidad luminosa. • NTC. Detectan variaciones de temperatura. • Interruptor “reed”. Detectan variaciones del campo magnético. • Sensor de humedad. Localizan zonas secas o húmedas. • Sensor de luz infrarroja. Detectan una zona del espectro electromagnético que no percibe el ojo humano.

23. El funcionamiento La forma más sencilla de controlar los cambios de dirección en un robot es disponer de dos motores independientes con un sensor para cada motor. ¿Cómo se mueve un robot? 1- Cuando los motores giran hacia delante, el robot avanza. 2- Cuando los dos motores giran hacia atrás, el robot retrocede. 4- Cuando el motor izquierdo gira hacia delante y el motor derecho hacia atrás, el robot gira a la derecha. 3- Cuando el motor derecho gira hacia delante y el izquierdo hacia atrás, el robot gira a la izquierda.

24. Presente y futuro de la robótica Los robots industriales pueden realizar fácilmente y con gran rapidez tareas en las cadenas de montaje, cálculos muy complicados a velocidades altamente peligrosas, etc. Pero hasta el momento lo que más cuesta a los robots es realizar actividades cotidianas, las cuales hacemos los seres humanos día a día, como por ejemplo: andar, saltar, bailar…; en definitiva, el movimiento bípedo con cierta destreza. Los retos que todavía tiene que superar la robótica son: • Hablar y reconocer el lenguaje humano • Responder a preguntas • Reconocer a personas por las facciones de la cara • Controlar el movimiento bípedo • Tomar decisiones inteligentes Aunque los robots, de momento, pueden tener ciertas limitaciones en cuanto al comportamiento humano, por otro lado pueden ser mucho más eficaces que nosotros, con sensores que pueden detectar parámetros que nosotros no podemos sentir. Pueden identificar a una persona por su iris o por las huellas digitales, han viajado a otros planetas, etc.

25. En poco años veremos cómo los robots pasarán a formar parte de nuestro hogar y, aunque no tengan forma humanoide, podrán hacer muchas de las tareas de la casa. • También se esta investigando en la inteligencia artificial. Esta intenta imitar mediante programas de ordenador a la inteligencia humana, que incluye características como el aprendizaje, la adaptación y el razonamiento. • Otro campo en el cual se está investigando es el de la cibernética, que se ocupa de los sistemas de control y de la comunicación entre personas y máquinas. • No hay que olvidar las tres leyes de la robótica, conjunto de normas escritas por Isaac Asimov, por las cuales los robots están diseñados para cumplir. • Las normas son las siguientes: • Un robot no puede hacer daño a un ser humano o, por inacción, permitir que un ser humano sufra daño. • Un robot debe obedecer las órdenes dadas por los seres humanos, excepto si estas órdenes entrasen en conflicto con la Primera Ley. • Un robot debe proteger su propia existencia en la medida en que esta protección no entre en conflicto con la Primera o la Segunda Ley.

26. Fin