Fundamentos de Robótica: Arquitectura, Clasificación y Componentes Esenciales

1. Automatismos y la Definición de Robot

Los automatismos son mecanismos que, mediante diferentes dispositivos, permiten el control y la regulación de un sistema sin la intervención directa de un ser humano.

¿Qué es un Robot?

El término robot procede del checo Robotnik, que significa "trabajo forzado".

Un robot es un mecanismo multifuncional y programable que realiza diversas tareas dependiendo de las herramientas que incorpore. Es programable porque se puede configurar de diversas formas y se utiliza para mover materiales, herramientas, objetos o dispositivos. Los movimientos programados pueden ser continuos o paso a paso.

2. Características Fundamentales de un Robot

• Movilidad: Puede ser translacional (lineal) o articulada (rotación).
• Control: Se realiza mediante programas específicos o por instrucciones directas.
• Autonomía: Capacidad de interaccionar con el medio ambiente utilizando sensores, captadores y transductores.
• Polivalencia: El robot puede ejecutar diversas tareas.

Parámetros Clave de la Movilidad

1. Grados de libertad.
2. Zona de trabajo.
3. Precisión.
4. Capacidad de carga.

3. Clasificación de los Robots

Los robots se clasifican según diversos criterios:

• Geometría del brazo.
• Sistema de coordenadas de posición (elección del sistema).
• Grados de libertad.
• Energía empleada para mover el brazo: hidráulica, neumática y eléctrica.
• Forma del control: en bucle abierto o cerrado.

4. Arquitectura y Componentes de un Robot

1. El Manipulador: Formado típicamente por un pedestal y la estructura del brazo.
2. Elementos Motrices (Actuadores): Dispositivos mecánicos que generan el movimiento.
3. Los Sensores: Permiten al robot interaccionar y obtener información del medio ambiente.
4. El Controlador: Dispositivo central que procesa la información y ejecuta las órdenes programadas.

5. Elementos Mecánicos y Sistemas de Actuación

Articulaciones y Movimiento

Los elementos mecánicos definen los grados de libertad del robot. Las articulaciones pueden ser:

• Esféricas
• Cilíndricas
• Angulares
• Prismáticas
• Combinacionales

El movimiento de las articulaciones es generado por los motores.

Tipos de Motores (Actuadores)

1. Motor de corriente continua (CC): Utilizado en sistemas de bucle cerrado, comunes en dispositivos de montaje y soldadura.
2. Motor paso a paso: Actúa mediante impulsos. El sistema de control asociado es de bucle abierto.

6. Sensores y Captadores Robóticos

Los sensores son dispositivos que reciben información (sensaciones) externas o internas al propio robot y la transforman en una señal electrónica procesable.

Clasificación de Sensores

Sensores Externos

• De contacto
• Ultrasonidos
• Ópticos
• Potenciométricos
• Termistores

Sensores Internos

• Sensores de fuerza
• Sensores de luz visible (fotodiodos o fototransistores)
• Sensores de visión