Robótica
Alejandro Flores López de Llergo
¿Que es robótica?• La robó tica es la rama de la
Ingeniería mecatró nica, de la
Ingeniería eléctrica, de la
Ingeniería electró nica, de la
Ingeniería mecánica, de la
Ingeniería biomédica y de las
ciencias de la computació n que se
ocupa del diseñ o, construcció n,
operació n, disposició n estructural,
manufactura y aplicació n de los robots
.1 2
La robó tica combina diversas disciplinas
como son: la mecánica, la electró nica,
la informática, la inteligencia artificial, la
ingeniería de control y la física.3
Otras
áreas importantes en robó tica son el
álgebra, los autó matas programables,
la animatró nica y las
máquinas de estados.
Historia de la robótica
• La robó tica va unida a la construcció n de "artefactos" que trataban de
materializar el deseo humano de crear seres a su semejanza y que al mismo
tiempo lo descargasen de trabajos tediosos. El ingeniero españ ol
Leonardo Torres Quevedo (que construyó el primer mando a distancia para su
automó vil mediante telegrafía, el ajedrecista automático, el primer
transbordador aéreo y otros muchos ingenios), acuñ ó el término "automática"
en relació n con la teoría de la automatizació n de tareas tradicionalmente
asociadas.
Clasificación de robots• Según su cronología.
La que a continuació n se presenta es la clasificació n más común:
• 1.ª Generació n.
Robots manipuladores. Son sistemas mecánicos multifuncionales con un sencillo sistema de
control, bien manual, de secuencia fija o de secuencia variable.
• 2.ª Generació n.
Robots de aprendizaje. Repiten una secuencia de movimientos que ha sido ejecutada
previamente por un operador humano. El modo de hacerlo es a través de un dispositivo
mecánico. El operador realiza los movimientos requeridos mientras el robot le sigue y los
memoriza.
• 3.ª Generació n.
Robots con control sensorizado. El controlador es una computadora que ejecuta las ó rdenes
de un programa y las envía al manipulador para que realice los movimientos necesarios.
• 4.ª Generació n.
Robots inteligentes. Son similares a los anteriores, pero además poseen sensores que
envían informació n a la computadora de control sobre el estado del proceso. Esto
permite una toma inteligente de decisiones y el control del proceso en tiempo real.
o de efecto terminal), hasta los más complejos como el cambio o alteració n
de algunos de sus elementos o subsistemas estructurales. Los dispositivos
y mecanismos que pueden agruparse bajo la denominació n genérica del
Robot, tal como se ha indicado, son muy diversos y es por tanto difícil
establecer una clasificació n coherente de los mismos que resista un análisis
crítico y riguroso. La subdivisió n de los Robots, con base en su
arquitectura, se hace en los siguientes grupos: poliarticulados, mó viles,
androides, zoomó rficos e híbridos.
• 1. Poliarticulados
En este grupo se encuentran los Robots de muy diversa forma y configuració n,
cuya característica común es la de ser básicamente sedentarios (aunque
excepcionalmente pueden ser guiados para efectuar desplazamientos
limitados) y estar estructurados para mover sus elementos terminales en un
determinado espacio de trabajo según uno o más sistemas de coordenadas,
y con un número limitado de grados de libertad. En este grupo, se
encuentran los manipuladores, los Robots industriales, los Robots
cartesianos y se emplean cuando es preciso abarcar una zona de trabajo
relativamente amplia o alargada, actuar sobre objetos con un plano de
simetría vertical o reducir el espacio ocupado en el suelo.
• 2. Mó viles
Son Robots con gran capacidad de desplazamiento, basados en carros o
plataformas y dotados de un sistema locomotor de tipo rodante. Siguen su
camino por telemando o guiándose por la informació n recibida de su entorno
a través de sus sensores. Estos Robots aseguran el transporte de piezas
de un punto a otro de una cadena de fabricació n. Guiados mediante pistas
materializadas a través de la radiació n electromagnética de circuitos
empotrados en el suelo, o a través de bandas detectadas
fotoeléctricamente, pueden incluso llegar a sortear obstáculos y están
destinados, fundamentalmente, al estudio y experimentació n. Uno de los
aspectos más complejos de estos Robots, y sobre el que se centra la mayoría
de los trabajos, es el de la locomoció n bípeda. En este caso, el principal
problema es controlar dinámica y coordinadamente en el tiempo real el proceso
y mantener simultáneamente el equilibrio del Robot. Vulgarmente se los suele
llamar "Marionetas" cuando se les ven los cables que permiten ver como
realiza sus procesos.
• 4. Zoomó rficos
Los Robots zoomó rficos, que considerados en sentido no restrictivo podrían
incluir también a los androides, constituyen una clase caracterizada
principalmente por sus sistemas de locomoció n que imitan a los diversos seres
vivos. A pesar de la disparidad morfoló gica de sus posibles sistemas de
locomoció n es conveniente agrupar a los Robots zoomó rficos en dos
categorías principales: caminadores y no caminadores. El grupo de los Robots
zoomó rficos no caminadores estámuy poco evolucionado. Los experimentos
efectuados en Japó n basados en segmentos cilíndricos biselados acoplados
axialmente entre sí y dotados de un movimiento relativo de rotació n. Los
Robots zoomó rficos caminadores multípedos son muy numerosos y están
siendo objeto de experimentos en diversos laboratorios con vistas al desarrollo
posterior de verdaderos vehículos terrenos, pilotados o autó nomos, capaces
de evolucionar en superficies muy accidentadas. Las aplicaciones de estos
Robots serán interesantes en el campo de la exploració n espacial y en el
estudio de los volcanes.
• 5. Híbridos
Estos Robots corresponden a aquellos de difícil clasificació n, cuya estructura se
sitúa en combinació n con alguna de las anteriores ya expuestas, bien sea por
conjunció n o por yuxtaposició n. Por ejemplo, un dispositivo segmentado
articulado y con ruedas, es al mismo tiempo, uno de los atributos de los Robots
Robótica medica• Robótica médica
Los robots de servicio son los que
trabajan de forma autónoma o
semiautónoma para realizar tareas
útiles para el bienestar de las
personas.
Dentro de esta categoría está la robótica
médica, es decir, la utilización de
robots para la realización de
intervenciones quirúrgicas. Entre las
consecuciones de la robótica
médica, podemos destacar dos: la
telecirugía y la cirugía mínimamente
invasiva. Las ventajas más notables
de los robots médicos son la
precisión y la miniaturización. Estos
robots son utilizados, entre otros, en
el ámbito de la cirugía cardiaca,
Robótica militar
• Los robots militares son robots autó nomos o robots mó viles de control
remoto diseñ ados para aplicaciones militares, desde el transporte hasta la
búsqueda y rescate y el ataque.
Algunos de estos sistemas están actualmente en uso, y muchos están en
desarrollo.
Robótica espacial
• Una de las aplicaciones muchos más aprovechadas de la robótica, y
que el hombre se ha seguido maravillando, es la tele robótica en el
espacio extraterrestre. La organización más importante dentro de este
aspecto, y que ha marcado un rumbo muy avanzado en cuanto a
tecnologías e investigaciones, es la NASA (National Aeronautics and
Space Administration).
El Programa de Tele robótica Espacial de la NASA, esta diseñado para
desarrollar capacidades de la tele robótica para la movilidad y
manipulación a distancia, uniendo la robótica y las tele operaciones y
creando nuevas tecnologías en tele robótica.
Robótica industrial
• La Robótica Industrial, en sí, es un gran ámbito de estudio, en este
documento se presentan algunas generalidades sobre el tema, tales
como definiciones básicas, características, partes que conforman un
robot industrial y algunas aplicaciones. Además se da una breve
introducción en cuanto a los modelos cinemáticos y dinámicos para
un robot cualquiera, por lo tanto se tendrá un concepto básico para
poder entrar al análisis y estudio completo sobre la Matemática del
Robot.
Alejandro flores

Alejandro flores

  • 1.
  • 2.
    ¿Que es robótica?•La robó tica es la rama de la Ingeniería mecatró nica, de la Ingeniería eléctrica, de la Ingeniería electró nica, de la Ingeniería mecánica, de la Ingeniería biomédica y de las ciencias de la computació n que se ocupa del diseñ o, construcció n, operació n, disposició n estructural, manufactura y aplicació n de los robots .1 2 La robó tica combina diversas disciplinas como son: la mecánica, la electró nica, la informática, la inteligencia artificial, la ingeniería de control y la física.3 Otras áreas importantes en robó tica son el álgebra, los autó matas programables, la animatró nica y las máquinas de estados.
  • 3.
    Historia de larobótica • La robó tica va unida a la construcció n de "artefactos" que trataban de materializar el deseo humano de crear seres a su semejanza y que al mismo tiempo lo descargasen de trabajos tediosos. El ingeniero españ ol Leonardo Torres Quevedo (que construyó el primer mando a distancia para su automó vil mediante telegrafía, el ajedrecista automático, el primer transbordador aéreo y otros muchos ingenios), acuñ ó el término "automática" en relació n con la teoría de la automatizació n de tareas tradicionalmente asociadas.
  • 4.
    Clasificación de robots•Según su cronología. La que a continuació n se presenta es la clasificació n más común: • 1.ª Generació n. Robots manipuladores. Son sistemas mecánicos multifuncionales con un sencillo sistema de control, bien manual, de secuencia fija o de secuencia variable. • 2.ª Generació n. Robots de aprendizaje. Repiten una secuencia de movimientos que ha sido ejecutada previamente por un operador humano. El modo de hacerlo es a través de un dispositivo mecánico. El operador realiza los movimientos requeridos mientras el robot le sigue y los memoriza. • 3.ª Generació n. Robots con control sensorizado. El controlador es una computadora que ejecuta las ó rdenes de un programa y las envía al manipulador para que realice los movimientos necesarios. • 4.ª Generació n. Robots inteligentes. Son similares a los anteriores, pero además poseen sensores que envían informació n a la computadora de control sobre el estado del proceso. Esto permite una toma inteligente de decisiones y el control del proceso en tiempo real.
  • 6.
    o de efectoterminal), hasta los más complejos como el cambio o alteració n de algunos de sus elementos o subsistemas estructurales. Los dispositivos y mecanismos que pueden agruparse bajo la denominació n genérica del Robot, tal como se ha indicado, son muy diversos y es por tanto difícil establecer una clasificació n coherente de los mismos que resista un análisis crítico y riguroso. La subdivisió n de los Robots, con base en su arquitectura, se hace en los siguientes grupos: poliarticulados, mó viles, androides, zoomó rficos e híbridos. • 1. Poliarticulados En este grupo se encuentran los Robots de muy diversa forma y configuració n, cuya característica común es la de ser básicamente sedentarios (aunque excepcionalmente pueden ser guiados para efectuar desplazamientos limitados) y estar estructurados para mover sus elementos terminales en un determinado espacio de trabajo según uno o más sistemas de coordenadas, y con un número limitado de grados de libertad. En este grupo, se encuentran los manipuladores, los Robots industriales, los Robots cartesianos y se emplean cuando es preciso abarcar una zona de trabajo relativamente amplia o alargada, actuar sobre objetos con un plano de simetría vertical o reducir el espacio ocupado en el suelo. • 2. Mó viles Son Robots con gran capacidad de desplazamiento, basados en carros o plataformas y dotados de un sistema locomotor de tipo rodante. Siguen su camino por telemando o guiándose por la informació n recibida de su entorno a través de sus sensores. Estos Robots aseguran el transporte de piezas de un punto a otro de una cadena de fabricació n. Guiados mediante pistas materializadas a través de la radiació n electromagnética de circuitos empotrados en el suelo, o a través de bandas detectadas fotoeléctricamente, pueden incluso llegar a sortear obstáculos y están
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    destinados, fundamentalmente, alestudio y experimentació n. Uno de los aspectos más complejos de estos Robots, y sobre el que se centra la mayoría de los trabajos, es el de la locomoció n bípeda. En este caso, el principal problema es controlar dinámica y coordinadamente en el tiempo real el proceso y mantener simultáneamente el equilibrio del Robot. Vulgarmente se los suele llamar "Marionetas" cuando se les ven los cables que permiten ver como realiza sus procesos. • 4. Zoomó rficos Los Robots zoomó rficos, que considerados en sentido no restrictivo podrían incluir también a los androides, constituyen una clase caracterizada principalmente por sus sistemas de locomoció n que imitan a los diversos seres vivos. A pesar de la disparidad morfoló gica de sus posibles sistemas de locomoció n es conveniente agrupar a los Robots zoomó rficos en dos categorías principales: caminadores y no caminadores. El grupo de los Robots zoomó rficos no caminadores estámuy poco evolucionado. Los experimentos efectuados en Japó n basados en segmentos cilíndricos biselados acoplados axialmente entre sí y dotados de un movimiento relativo de rotació n. Los Robots zoomó rficos caminadores multípedos son muy numerosos y están siendo objeto de experimentos en diversos laboratorios con vistas al desarrollo posterior de verdaderos vehículos terrenos, pilotados o autó nomos, capaces de evolucionar en superficies muy accidentadas. Las aplicaciones de estos Robots serán interesantes en el campo de la exploració n espacial y en el estudio de los volcanes. • 5. Híbridos Estos Robots corresponden a aquellos de difícil clasificació n, cuya estructura se sitúa en combinació n con alguna de las anteriores ya expuestas, bien sea por conjunció n o por yuxtaposició n. Por ejemplo, un dispositivo segmentado articulado y con ruedas, es al mismo tiempo, uno de los atributos de los Robots
  • 10.
    Robótica medica• Robóticamédica Los robots de servicio son los que trabajan de forma autónoma o semiautónoma para realizar tareas útiles para el bienestar de las personas. Dentro de esta categoría está la robótica médica, es decir, la utilización de robots para la realización de intervenciones quirúrgicas. Entre las consecuciones de la robótica médica, podemos destacar dos: la telecirugía y la cirugía mínimamente invasiva. Las ventajas más notables de los robots médicos son la precisión y la miniaturización. Estos robots son utilizados, entre otros, en el ámbito de la cirugía cardiaca,
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    Robótica militar • Losrobots militares son robots autó nomos o robots mó viles de control remoto diseñ ados para aplicaciones militares, desde el transporte hasta la búsqueda y rescate y el ataque. Algunos de estos sistemas están actualmente en uso, y muchos están en desarrollo.
  • 12.
    Robótica espacial • Unade las aplicaciones muchos más aprovechadas de la robótica, y que el hombre se ha seguido maravillando, es la tele robótica en el espacio extraterrestre. La organización más importante dentro de este aspecto, y que ha marcado un rumbo muy avanzado en cuanto a tecnologías e investigaciones, es la NASA (National Aeronautics and Space Administration). El Programa de Tele robótica Espacial de la NASA, esta diseñado para desarrollar capacidades de la tele robótica para la movilidad y manipulación a distancia, uniendo la robótica y las tele operaciones y creando nuevas tecnologías en tele robótica.
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    Robótica industrial • LaRobótica Industrial, en sí, es un gran ámbito de estudio, en este documento se presentan algunas generalidades sobre el tema, tales como definiciones básicas, características, partes que conforman un robot industrial y algunas aplicaciones. Además se da una breve introducción en cuanto a los modelos cinemáticos y dinámicos para un robot cualquiera, por lo tanto se tendrá un concepto básico para poder entrar al análisis y estudio completo sobre la Matemática del Robot.