Introducción a la robótica

1. Unidad 1 Estructura y Funcionamiento
Fundamentos de Robótica
TUTOR/GUIA ING. CHRISTIAM NUÑEZ. MGS

2. Introducción a la Robótica
La primera vez que se usó la palabra robot fue por el dramaturgo
checo Karel Capek en 1921 en una obra de teatro llamada “R.U.R”
o "Robots Universales de Rossum" y el término procede de la
palabra checa robota que significa “trabajo obligatorio”
La palabra robótica fue utilizada por primera vez por el científico y
escritor de ciencia ficción Isaac Asimov en 1942. El propuso las
llamadas leyes de la robótica:

3. Introducción a la Robótica
Leyes de la robótica
Ley 0: Un robot no puede realizar ninguna acción, ni por inacción
permitir
que nadie la realice, que resulte perjudicial para la humanidad, aun
cuando ello entre en conflicto con las otras leyes.
Ley 1: Un robot no puede dañar a un ser humano ni, por inacción,
permitir que éste sea dañado.
Ley 2: Un robot debe obedecer las órdenes dadas por los seres
humanos excepto cuando estas órdenes entren en conflicto con las
leyes anteriores.
Ley 3: Un robot debe proteger su propia existencia hasta donde
esta protección no entre en conflicto con las leyes anteriores

4. Introducción a la Robótica
Los primeros robots industriales modernos fue denominados
“Unimates” y desarrollados a finales de la década de los 50´s y
principios de los 60´s por George Devol y Joe Engelberger. En base
a desarrollos posteriores Engelberger es considerado como el
padre de la robótica.
finales de la década de los 70´s y principios de los 80´s el desarrollo
de los robots industriales tuvo un rápido desarrollo debido
principalmente a grandes inversiones desarrolladas por la industria
automotriz.

5. Introducción a la Robótica
DEFINICIÓN DEL ROBOT

6. Robótica. Ciencia o rama de la tecnología, que estudia el diseño y
construcción de máquinas capaces de desempeñar tareas realizadas
por el ser humano o que requieren del uso de inteligencia.
Robot. Manipulador automático controlado, reprogramable, capaz
de posicionar y orientar piezas, dispositivos especiales. Tienen la
forma de uno o varios brazos terminados en una muñeca.
Conceptos Básicos
Introducción a la Robótica

7.  Robot Industrial. Manipulador multifuncional reprogra- ble con
varios grados de libertad, capaz de manipular materias, piezas,
herramientas. El robot industrial posee ciertas características
antropomórficas, la más común es de un brazo mecánico.
Introducción a la Robótica
Conceptos Básicos

8. Efector. Dispositivo que produce determinados efectos en el entorno,
bajo el control del robot. Se utilizan principalmente de dos maneras:
* Modificar la ubicación del robot respecto de su ambiente.
* Desplazar otros objetos del entorno (Manipulación).
Manipulador. Son sistemas mecánicos multifunciónales,
con un sencillo sistema de control, que permite gobernar el
movimiento de sus elementos.
Conceptos Básicos
Introducción a la Robótica

9.  Grados de libertad. Hablar de "grados de libertad“ equivale
a decir número y tipo de movimientos del manipulador.
Introducción a la Robótica
Conceptos Básicos

10. Introducción a la Robótica
APLICACIONES DE LOS ROBOTS
Dentro de las aplicaciones se puede observar los siguientes usos
de los robots:
• A. Robots Industriales.
• B. Robots de Servicio.
• C. Robots de Exploración.
• D. Otras aplicaciones.

11. Introducción a la Robótica
A. ROBOTS INDUSTRIALES.
B. ADLKS
Los robots industriales se utilizan para realizar trabajos repetitivos,
pesados o peligrosos. En el mundo existen más de 740.000 robots
de este tipo, utilizados principalmente en la industria
automovilística.

12. Introducción a la Robótica
B. ROBOTS DE SERVICIO.
Los robots de servicio ayudan a los hombres a realizar distintos
tipos de labores. Se estima que en el mundo existen más de 6000
de estas unidades, de los cuales 50% son robots domésticos, el
14% son robots submarinos, el 12% son robots médicos, el 6% son
robots de limpieza y el 23% restante corresponde a otro tipo de
robots.
• Robots Médicos
• Robots Domésticos
• Robots de Ayuda a Discapacitados
• Robots de Limpieza.
• Robots de Vigilancia.

13. Introducción a la Robótica
B. ROBOTS DE SERVICIO.

14. Introducción a la Robótica
C. ROBOTS DE EXPLORACIÓN
Permiten explorar lugares inaccesibles para el hombre como por
ejemplo otros planetas (ej.Marte), el fondo del mar (ej. Titanic) o
la antártica.

15. Introducción a la Robótica
D. OTROS ROBOTS

16. Introducción a la Robótica
TIPOS DE ROBOT POR SU ESTRUCTURA MECÁNICA.
La clasificación de los robots se puede ver por su estructura. Las
configuraciones más comunes son:
1. Cartesiano.
2. Cilíndrico.
3. Esférico (Polar)
4. SCARA
5. Articulado
6. Paralelo.

17. Introducción a la Robótica
TIPOS DE ROBOT POR SU ESTRUCTURA MECÁNICA.

18. Introducción a la Robótica
TIPOS DE ROBOT POR SU ESTRUCTURA MECÁNICA.

19. Introducción a la Robótica
ESTRUCTURA INTERNA DE UN ROBOT
Un robot está formado por:
1. Sistema de control (sistema nervioso)
2. Sensores
3. Efectores y actuadores
4. Sistema de locomoción/manipulación

20. Introducción a la Robótica
ESTRUCTURA INTERNA DE UN ROBOT
1. SISTEMA DE CONTROL (SISTEMA NERVIOSO)
La función de este sistema es controlar las acciones que ejecuta el
robot de tal forma que pueda cumplir con la tarea que le ha sido
asignada y tomando en consideración la información del medio
ambiente.

21. Introducción a la Robótica
ESTRUCTURA INTERNA DE UN ROBOT
1. SISTEMA DE CONTROL (SISTEMA NERVIOSO)
Este sistema de control corresponde a una suerte de sistema
nervioso del robot, el cual puede variar en complejidad, de igual
forma como varía la complejidad del sistema nervioso de los
diferentes animales (humano v/s insecto).

22. Introducción a la Robótica
ESTRUCTURA INTERNA DE UN ROBOT
1. SISTEMA DE CONTROL (SISTEMA NERVIOSO)
Las diferentes estrategias de control que pueden ser utilizadas se
dividen en:
- Control Reactivo (no piense, reaccione)
- Control Deliberativo (piense intensamente, luego actúe)
- Control Híbrido (Piense y actúe independientemente, en paralelo)
- Control basado en la conducta (Piense en la forma en que actúa)
La forma en que el sistema de control es construido da lugar a dos grandes
familias de robots, robots clásicos y robots BEAM (Biology Electronics Aesthetics
Mechanics).

23. Introducción a la Robótica
ESTRUCTURA INTERNA DE UN ROBOT
2. SENSORES
Los sensores son dispositivos físicos que miden cantidades físicas.
El objetivo de los sensores es permitir que los robots puedan
recibir y percibir información desde el mundo que los rodea. Su
función es similar a la de nuestros sentidos.
El tipo de sensores a utilizar dependerá de la de propiedad física
que necesita ser sensada:

24. Introducción a la Robótica
ESTRUCTURA INTERNA DE UN ROBOT
2. SENSORES

25. Introducción a la Robótica
ESTRUCTURA INTERNA DE UN ROBOT
2. SENSORES
El rango de complejidad de los sensores varía dependiendo de la
cantidad de información
que estos entregan:
• Un switch es un sensor simple de tipo on/off
• Una cámara de video entrega una gran cantidad de información (ej.
512x512 pixeles)
Los sensores no proveen directamente la información que uno necesita
(símbolos) sino que
señales. Generalmente estas señales deben ser procesadas (ej.
digitalizadas, filtradas) para poder obtener información que el robot
pueda entender.
Los sensores de los robots pueden ser manejados de forma activa o pasiva.

26. Introducción a la Robótica
ESTRUCTURA INTERNA DE UN ROBOT
3. EFECTORES Y ACTUADORES
Un efector corresponde a cualquier dispositivo que afecte o modifique al medio
ambiente. Ejemplos de efectores robóticos son piernas, ruedas, brazos, dedos y
pinzas. Un efector robótico esta siempre bajo el control del robot (Salazar, s. f.)...
Un actuador corresponde a cualquier mecanismo que permita al efector ejecutar
una acción. Ejemplos de actuadores robóticos son motores eléctricos
(servomotores, de paso, de corriente continua, etc.), cilindros neumáticos y
cilindros hidraúlicos (Salazar, s. f.).

27. Introducción a la Robótica
ESTRUCTURA INTERNA DE UN ROBOT
4. Sistema de locomoción/manipulación
Los robots pueden tener un sistema de: a) locomoción y/o de b) manipulación. El
sistema de locomoción permite que el robot se mueva. El sistema de manipulación
permite que el robot pueda mover o alcanzar objetos que estén cerca de él. En base
a estas características los robots se dividen en robots móviles y manipuladores
robóticos. (Salazar, s. f.).

28. Introducción a la Robótica
ESTRUCTURA INTERNA DE UN ROBOT
4. Sistema de locomoción/manipulación

29. Introducción a la Robótica
ESTRUCTURA INTERNA DE UN ROBOT
4. Sistema de locomoción/manipulación
Locomoción. A pesar de que la mayor parte de los animales utiliza piernas para
desplazarse, la locomoción en base a piernas es mucho más complicada que la en
base a ruedas.
Existen dos tipos de estabilidad: estática y dinámica.
La estabilidad estática implica que el robot puede estar parado sin caerse.
La estabilidad dinámica implica que el robot puede desplazarse sin caerse.

30. Introducción a la Robótica
ESTRUCTURA INTERNA DE UN ROBOT
4. Sistema de locomoción/manipulación
Manipulación. El objetivo de un manipulador robótico es mover parte de su cuerpo de tal
forma que uno de sus efectores (ej. mano, dedo, pinza) alcance una posición y una
orientación dada en el espacio. Esto con el objetivo de tomar o tocar algún objeto, figura 5.
(Salazar, s. f.)
Los manipuladores robóticos más comunes son los brazos robóticos. Las uniones permiten
conectar partes de los manipuladores. A modo de ejemplo en el caso humano tenemos la
muñeca, el codo, la rodilla, etc. Los tipos de uniones más comunes son: (Salazar, s. f.)
- rotacional (rotación alrededor de un eje fijo)
- prismática (movimiento lineal)