Robótica y sistemas de control automático: conceptos básicos

Resumen

El documento introduce los conceptos básicos de la robótica y los sistemas de control automático. Define máquina mecánica y máquina automática, explica los sistemas de control en lazo abierto y lazo cerrado, y caracteriza qué hace un robot. Incluye además una clasificación de los robots según su arquitectura y según su nivel de control.

Puntos clave

Una máquina automática realiza por sí sola acciones predeterminadas y necesita un sensor para captar las condiciones que las activan.
Un sistema de control capta una magnitud física, la compara con un valor prefijado y pone en marcha los actuadores para alcanzarlo.
Existen dos tipos de sistemas de control: de lazo abierto y de lazo cerrado.
En el lazo cerrado la señal de salida se realimenta mediante un sensor hasta el comparador; en el lazo abierto no hay realimentación.
Un robot capta información con sensores, procesa los datos digitalmente siguiendo un programa y actúa mediante actuadores.
Según su arquitectura los robots se clasifican en androides, móviles y poliarticulados; según su nivel de control, en guiados (play-back), controlados por sensores, adaptables y de inteligencia artificial.

Ponte a prueba

Definición de Máquina Mecánica

Una máquina mecánica es un conjunto de piezas móviles unidas entre sí y capaces de transmitir una fuerza desde una fuente de energía hasta el punto donde es aplicada, modificando la intensidad y la dirección de la fuerza.

Máquina Automática

Decimos que es una máquina automática si es capaz de realizar por sí sola, sin intervención humana, acciones concretas predeterminadas y repetirlas cuando se den determinadas condiciones. Estas condiciones deben ser captadas mediante un sensor.

Sistema de Control

Un sistema de control es una máquina automática capaz de captar una magnitud física de su entorno, compararla con un valor prefijado y poner en marcha los actuadores necesarios para variar la magnitud física hasta que alcance ese valor prefijado. Hay dos tipos de sistemas de control: lazo cerrado o de lazo abierto.

Lazo Cerrado

Señal de referencia → Comparador → Señal de error → Elementos de control → Señal de salida → Actuador → Variable a controlar → Sensor → Señal de entrada → Comparador.

Lazo Abierto

Sensor → Señal de entrada → Elementos de control → Señal de salida → Actuador.

¿Qué hace un robot?

Es capaz de moverse de un modo flexible.
Puede manipular objetos de su entorno y realizar multitud de tareas.
Tiene capacidad para sentir y percibir lo que ocurre en su entorno.
Actúa en función de los datos recogidos y siguiendo un programa.

Podemos definir un robot como un artilugio que capta información del mundo físico que le rodea a través de unos sensores, procesa los datos digitalmente siguiendo un programa y realiza las acciones pertinentes a través de unos actuadores.

Clasificación de Robots

Según su arquitectura

Androides: Tienen forma humana. Su finalidad es imitar el comportamiento de las personas.
Móviles: Son plataformas dotadas de un sistema locomotor que eligen su trayectoria con autonomía basándose en sistemas de percepción (sensores) y de navegación sofisticados. Ejemplos: con ruedas, con patas, con hélices.
Poliarticulados: Tienen forma de brazos articulados capaces de manipular objetos con movimientos precisos en su espacio de trabajo.

Según su nivel de control

Guiados o Play-Back.
Controlados por sensores.
Adaptables.
De inteligencia artificial.

Preguntas frecuentes

¿Cuál es la diferencia entre un sistema de control de lazo abierto y de lazo cerrado?

En el lazo cerrado la señal de salida se mide mediante un sensor y se compara de nuevo con la referencia, lo que permite corregir el error. En el lazo abierto el sistema no realimenta la salida, por lo que no compara el resultado con el valor deseado.

¿Qué es un robot según este documento?

Un robot es un artilugio que capta información del mundo físico mediante sensores, procesa esos datos digitalmente siguiendo un programa y realiza las acciones pertinentes a través de actuadores.

¿Qué tipos de robots existen según su arquitectura?

Según su arquitectura se distinguen los androides, con forma humana; los móviles, dotados de un sistema locomotor autónomo; y los poliarticulados, con forma de brazos articulados capaces de manipular objetos.