Principios Fundamentales de Robótica: Sistemas de Control, Sensores y Realimentación

Fundamentos de Robótica y Sistemas de Control

1. Definición y Diferencias: Robot vs. Mecanismo

Un robot tiene que captar información de su entorno y, en función de los datos que recibe, realizar alguna acción compuesta.

Diferencias clave

La principal diferencia radica en la reacción al entorno:

• Los mecanismos realizan funciones repetitivamente, independientemente de que cambien las condiciones de su entorno.
• Los robots solo reaccionan cuando se producen determinados cambios en sus proximidades.

2. El Sistema de Control y sus Componentes

Un sistema de control consiste en detectar alguna condición del entorno (luz, temperatura, contacto, humedad, etc.), y, en función de los valores que detecta, realizar alguna acción.

Elementos esenciales del Sistema de Control

1. Señal de Referencia: Es una señal eléctrica generada por el selector.
2. Señal de Entrada: Es la que se toma del exterior mediante un sensor.
3. Señal de Error: Es la diferencia entre la señal de referencia y la señal de entrada.
4. Señal de Salida: Es la que emite el elemento de control y actúa sobre el elemento que realiza la acción de control o actuador.
5. Realimentación.
6. Detector de Radiación Infrarroja: Con sensor y emisor independientes.

3. Tipos de Sistemas de Control: Lazo Abierto y Lazo Cerrado

(Nota: El punto 3 original estaba vacío y se ha integrado en la estructura lógica del documento.)

Lazo Abierto (Sistemas sin Realimentación)

En estos sistemas de control no se evalúa el valor de la variable que se trata de controlar; es decir, no tienen realimentación.

Ejemplo: El llenado de un depósito con un grifo que abre durante un tiempo determinado o una lavadora automática.

Lazo Cerrado (Sistemas con Realimentación)

En estos sistemas se evalúa continuamente el valor de la variable controlada; es decir, estos sistemas tienen realimentación.

Ejemplo: Control de la temperatura de una habitación con termostato.

4. El Par Darlington: Aumento de la Sensibilidad

El par Darlington permite aumentar la sensibilidad de los sensores, incrementando la ganancia del sistema. Puede construirse utilizando dos transistores y conectándolos como se indica en el esquema, aunque existen transistores en los cuales ya está integrado el par Darlington.

5. Sensores en Robótica: LDR e Infrarrojos

Los sensores pueden ser desde una simple resistencia LDR (Light Dependent Resistor) hasta sensores de infrarrojos.

Consideraciones sobre Sensores de Luz (LDR)

Si se construye un sensor de luz con una resistencia LDR, hay que tener la precaución de introducirla en un canutillo de color negro para conseguir que la LDR detecte solo la luz que le llega de frente, evitando que sea alcanzada por la luz ambiente de los lados.

Ventajas de los Sensores de Infrarrojos

El funcionamiento de los sensores de infrarrojos es similar a los sensores de luz normal, pero tienen la gran ventaja de que son mucho menos sensibles a la luz ambiente. Es decir, con ellos es más difícil que la luz ambiente influya en el funcionamiento de los robots y los movimientos serán más certeros.

6. Identificación de Componentes Comunes

A continuación, se presenta una lista de componentes y sus posibles identificadores:

• a: LDR
• b: NTC
• c: CNY70
• d: Final de carrera
• e: TSUS S 400 y BPW40
• f: NTC
• g: LDR