Fundamentos Esenciales de la Robótica: Componentes, Sensores y Leyes de Asimov
Fundamentos de la Robótica: Leyes, Sensores y Componentes
Las Tres Leyes de la Robótica (Leyes de Asimov)
Estas leyes fundamentales rigen el comportamiento ético y funcional de los robots:
- Un robot no puede hacer daño a un ser humano o, por medio de la inacción, permitir que un ser humano sea lesionado.
- Un robot debe obedecer las órdenes recibidas 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 sea incompatible con la primera y la segunda ley.
Sensores Robóticos: Detección y Captación de Información
Los sensores son cruciales para que el robot obtenga información de su entorno y tome decisiones. A continuación, se detallan los tipos más comunes:
- Detector de obstáculos: Capta la señal reflejada por los objetos que encuentra.
- De vibración: Permite la detección de movimientos y vibraciones.
- De distancias mediante infrarrojos: Detecta y calcula la distancia a la que se encuentran ciertos objetos.
- Brújula digital: Capta la variación de campos magnéticos.
- Táctiles: Detectan la forma y el tamaño de los objetos que el robot manipula.
- De inclinación: Detecta si un robot está volcado.
- De iluminación: Distingue entre diferentes estados de iluminación, existencia o ausencia de luz.
- De aceleración: Se suelen utilizar para detectar impactos y agresiones en los robots.
- De velocidad: Se emplea para determinar la velocidad de acción de las distintas partes del robot.
- De esfuerzo: Permite controlar, por ejemplo, la presión realizada por las manos del robot sobre algún objeto.
Componentes Estructurales y Motores de un Robot
Brazo Mecánico
Es el conjunto de elementos que generan el movimiento. El brazo está formado por:
- Base de fijación
- Cuerpo
- Brazo
- Antebrazo
Elementos Motores (Actuadores)
Son los encargados de provocar el movimiento de las articulaciones. Se clasifican en tres zonas principales:
- Hidráulicos: Utilizados para cargas pesadas y a gran velocidad.
- Neumáticos: No pueden desarrollar esfuerzos tan grandes como los hidráulicos.
- Eléctricos: Son los más comunes en robots industriales.
Herramienta y Controlador
- Herramienta: Se suele acoplar en la muñeca del brazo (como pinzas, pistolas o soldadores).
- Controlador: Orienta la muñeca del robot, gestionando la precisión y la velocidad.
- Sensores de información: Proporcionan la capacidad de obtener información y tomar decisiones.
Clasificación y Aplicaciones de los Robots
Clasificación de Robots Industriales
Los robots industriales se clasifican según su configuración geométrica:
- Robot cartesiano
- Cilíndrico
- Polar
- De brazo articulado
- Antropomórfico
Precisión de Movimiento
La precisión es uno de los factores más importantes a la hora de decidir la versatilidad y utilidad de un robot. Los parámetros clave son:
- Resolución espacial
- Exactitud
- Receptividad
Clases de Robots según su Función
- Poliarticulados
- Están diseñados para mover sus brazos y herramientas en un determinado espacio.
- Móviles
- Poseen gran capacidad de desplazamiento, a menudo acoplados en carros.
- Androides
- Intentan reproducir la forma y los movimientos del ser humano, aunque su utilidad práctica es escasa.
- Zoomórficos
- Se caracterizan por imitar el sistema de locomoción de algunos seres vivos.
Aplicaciones de la Robótica
La robótica tiene un amplio espectro de uso en diversos sectores:
Industria, construcción, minería, prospecciones submarinas, medicina, agricultura, hogar, exploración del espacio.
Control y Anatomía del Robot Industrial
Control de un Sistema Robótico (Retroalimentación)
El control es el proceso en el cual el ordenador recibe y analiza información a la vez que realiza acciones. Este proceso se denomina retroalimentación. Los sistemas de control se pueden clasificar según el método:
- Lazo cerrado: El controlador conoce la posición de la herramienta.
- Lazo abierto: El controlador no conoce la posición de la herramienta.
Definición de Robot Industrial
Un robot industrial es un dispositivo de maniobra programable, diseñado para ser utilizado en la industria y destinado a sustituir la actividad física del ser humano.
Anatomía y Volumen de Trabajo
Anatomía del Robot
La estructura básica se compone de:
- El cuerpo está unido a la base.
- El brazo está unido al cuerpo.
- Al final del brazo está la muñeca.
Los movimientos relativos entre diversas partes del cuerpo son proporcionados por las articulaciones. La combinación de movimientos del brazo y de la muñeca del robot permiten situar y orientar cualquier elemento.
Volumen de Trabajo
Es la zona del espacio donde se mueve el extremo de la muñeca del brazo del robot. Se determina por los siguientes factores:
- La configuración física del robot.
- El tamaño de los componentes del cuerpo, brazo y la muñeca.
- Los límites de movimientos de las articulaciones del robot.