DESPLAZAMIENTO Y MOVIMIENTO

 El ser humano siempre ha deseado encontrar máquinas que trabajen por él y que lo liberen de tareas fatigosas, desagradables o peligrosas. En algún caso se han diseñado máquinas con una apariencia humana sorprendente.

Debido a los avances en la electrónica y la informática, se han ido construyendo máquinas automáticas cada vez más complejas, que pueden realizar más de una función, dando lugar a lo que denominamos robots.

Un robot es una máquina programable capaz de realizar varias funciones o tareas complejas, manipular objetos y realizar automáticamente operaciones, incluyendo diferentes tipos de movimientos, en respuesta a su entorno.

Para diseñar y construir robots es necesario combinar conocimientos de mecánica, electricidad, electrónica, informática y automática, lo que ha dado lugar a una nueva disciplina llamada robótica. Los robots se pueden clasificar, según su aplicación, en:

• Robots industriales
• Robots móviles
• Androides
• Zoomorfos
• Robots espaciales

Uno de los campos de investigación de la robótica es la Inteligencia Artificial, que se centra en el desarrollo de robots capaces de aprender y de tomar decisiones ante situaciones imprevistas, o de captar y expresar sensaciones casi humanas.

1. Explica qué es un robot y cuáles son sus componentes. ¿Crees posible conseguir una máquina con inteligencia artificial?
   
2. Indica las diferencias entre los tipos de robots que hemos clasificado
   
   

Elementos de un sistema de control automático:

Muchas máquinas, instalaciones y procesos tecnológicos incorporan sistemas de control automático, como el control de tráfico por semáforos, el llenado de agua de una cisterna, donde deja de entrar agua una vez alcanzado el nivel adecuado, o la expulsión de una tostada una vez transcurrido el tiempo marcado. En las máquinas y sistemas de control automático intervienen los siguientes elementos:

• Dispositivos de entrada: Formados por accionadores que ponen en marcha el sistema y por sensores que detectan valores externos o de salida que servirán para regular el sistema.


• Dispositivos de control: Formados por los programadores o procesadores (ordenadores) que reciben y ajustan las señales de los elementos de entrada, las evalúan y deciden el funcionamiento del sistema.


• Dispositivos de salida: Formados por órganos de mando que reciben las órdenes del control y ponen en marcha los órganos de trabajo o actuadores que realizan las operaciones.

Existen dos tipos básicos de control:

• Control en lazo abierto: Responde a un funcionamiento o programa predeterminado sin considerar los efectos derivados del mismo. Por ejemplo, al seleccionar un tiempo y una potencia en el microondas, este funcionará según lo indicado, al margen de si se han calentado o no los alimentos.
  
  


• Control en lazo cerrado: El funcionamiento se va modificando automáticamente para ajustar los valores o resultados obtenidos con los deseados, es decir, el sistema se retroalimenta. Por ejemplo, el motor de un frigorífico se pone en funcionamiento si su interior supera la temperatura deseada y se para una vez alcanzada esta. El proceso se repite tantas veces como sea necesario para conservar la temperatura de los alimentos.
  
  

1. Describe los principales elementos de los sistemas de control automático. Explica las diferencias entre sensores, microprocesadores y actuadores, señalando sus funciones y ejemplos de cada uno.
   
2. Explica las diferencias entre los dos sistemas básicos de control en lazo abierto y cerrado, y pon ejemplos de ambos.
   
3. Indica y explica el funcionamiento de cada uno de los dispositivos de entrada, de control y de salida de una lavadora automática.
   
4. Infórmate sobre diferentes aspectos de fabricación automatizada y señala algunas ventajas e inconvenientes de esta forma de producción.

Los robots necesitan percibir el medio que les rodea para desenvolverse en él. Para lograrlo, es necesario dotarlos de sensores y de programas adecuados, microprocesadores, que les permitan tener la suficiente precisión en sus estimaciones y tomar ciertas decisiones en tiempos necesariamente limitados.

Los robots tienen cuatro unidades funcionales principales denominadas: alimentación, actuadores y transmisión, sensores y controlador

1. ¿Qué características deben tener los programas robóticos?
   
2. ¿Cómo podemos enseñar a un robot?
   
3. ¿De qué forma podemos conseguir que un robot «tenga sentidos» y pueda percibir su entorno?
   
4. ¿Podría utilizarse un robot de una cadena de producción de automóviles para la fabricación de electrodomésticos? ¿Qué modificaciones podríamos hacer con el robot para conseguirlo?
   
5. Relaciona los siguientes sistemas y funciones automáticas con las variables que detectan sus sensores:

• Apertura de puertas
• Enfoque de cámara de fotos
• Encendido automático de farolas
• Alarma de un vehículo
• Sistema de refrigeración
• Presión
• Temperatura
• Distancia
• Iluminación
• Proximidad

6. Agrupa en las categorías de dispositivos de entrada, de salida y de control los siguientes componentes utilizados en sistemas automáticos: termostato, interruptor, relé, motor eléctrico, microprocesador, pantalla indicadora, cilindro neumático, electroválvula, programador,

Asimov y las leyes de la robótica

Las tres leyes de la robótica son las reglas de comportamiento que deberán respetar los robots cuando sean lo bastante evolucionados para vivir entre los hombres y capaces de tener razonamientos abstractos. Fueron popularizadas por el autor de ciencia ficción Isaac Asimov, quien supuso que estas reglas serían en el futuro inscritas en duro (hardware, no software) en los circuitos positrónicos del cerebro de los robots.

• Primera ley: Un robot no puede hacer daño a un ser humano o, por inacción, permitir que un ser humano sufra daño.
• Segunda ley: Un robot debe obedecer las órdenes dadas por los seres humanos, excepto si entrasen en conflicto con la primera ley.
• Tercera ley: Un robot debe proteger su propia existencia en la medida en que esta protección no entre en conflicto con la primera o la segunda ley.

Estas leyes surgen como medida de protección para los seres humanos. En principio no presenta ningún problema dotar a los robots con tales leyes; a fin de cuentas, son máquinas creadas por el hombre para su servicio. Las tres leyes de la robótica representan el código moral del robot. Se supone que un robot va a ser programado para actuar siempre bajo los imperativos de sus tres leyes.

1. Analiza la importancia de las tres leyes de la robótica de Asimov.
   
2. ¿Crees que un robot se puede comportar como un ser moralmente correcto?
   
3. ¿Es posible que un robot viole alguna de sus tres leyes?
   
4. ¿Es posible que un robot «dañe» a un ser humano?
   
5. Busca información e indica en qué año y en qué contexto enunció Asimov sus famosas leyes.
   
6. Los misiles «inteligentes» actuales pueden considerarse robots, pues son capaces de modificar sus objetivos y su trayectoria en función de los datos que recibe del exterior. ¿Crees que atentan contra la primera ley de la robótica?

ROBOTS: MÉTODOS DE LOCOMOCIÓN TERRESTRE

Locomoción hace referencia al movimiento que realiza un animal, un microorganismo, un aparato o máquina para moverse de un lugar a otro, para trasladarse en el espacio. La locomoción varía en términos de forma, estructura, velocidad y otros elementos de acuerdo al tipo de sujeto al que hagamos referencia.

La locomoción proviene del fenómeno físico conocido como movimiento

Así, el movimiento siempre significa un cambio de posición en el espacio. La locomoción es el movimiento que permite que el sujeto (ya sea una persona o una máquina) se desplace y, además de adquirir otra posición, cambie de lugar. La locomoción es una posibilidad que sólo tienen los seres vivos y algunas máquinas o aparatos creados por el ser humano que, de todas maneras, deben contar con algún método de propulsión como motores o energía.

Locomoción mediante patas

Cuando la tarea a la que se destina el robots requiere de movilidad, los creadores de éstos han intentado imitar las distintas formas de desplazamiento de la que la naturaleza ha dotado a los animales, incluidos los humanos.

Al dotar de movimiento con patas a un robot, debemos tener en cuenta su posición y velocidad, pero también debemos asegurar que el robot permanezca en equilibrio y no se caiga, usando solamente el movimiento en las articulaciones mediante motores. En robots bípedos, el desplazamiento requiere necesariamente mantener el equilibro en una de las patas mientras la otra se mueve, lo que conlleva una inestabilidad en cada paso.

- ROBOTS BIPEDOS

Un robot bípedo es un robot que tiene 2 patas y su mecanismo se basa en una serie combinada de servomotores, que permiten que caminen.

- ROBOTS CUADRUPEDOS

Robots cuadrúpedos se refiere a robots de 4 patas, Una posible solución para asegurar la estabilidad al desplazarse ha sido aumentar el numero de patas. De esta forma, un robot de 6 patas puede sostenerse con gran estabilidad sobre 3 de sus patas mientras mueve las otras 3. Para el caso de 4 patas, el movimiento es más lento ya que debe sostenerse sobre 3 y mover 1 en cada paso.

- ROBOTS HEXÁPODOS

Un hexápodo es un robot móvil con 6 patas y dependiendo de la configuración que este tenga dependerá la forma en que el robot se moverá. Por ejemplo, los robots hexápodos pueden tener 12 motores dos para cada una de las patas, con lo que el algoritmo para desplazarse dependerá de esta configuración, en la siguiente imagen se muestra un robot hexápodo con 12 grados de libertad.

LOCOMOCIÓN MEDIANTE RUEDAS

Motrices o De Tracción

Se componen de 2 ruedas en un eje común, cada rueda se controla independientemente, puede realizar movimientos en línea recta, en arco y sobre su propio eje de contacto de rodamiento, requiere de una o dos ruedas adicionales para balance o estabilidad. Sencillo mecánicamente, puede presentar problemas de estabilidad y su cinemática es sencilla (La cinemática de un robot se refiere a la manera en que se mueve), para lograr el movimiento en línea recta requiere que las dos ruedas de tracción giren a la misma velocidad.

RUEDAS OMNIDIRECCIONALES

Es una extencion del caso de direccion diferencial.

Se tienen varias ruedas, normalmente paralelas, estos se configuran coordinadamente de tal forma que se muevan en la dirección que uno desee

SISTEMA MOTRIZ DIFERENCIAL

La que proporciona fuerza de tracción al robot, No hay ruedas directrices. El cambio de dirección se realiza modificando la velocidad relativa de las ruedas a Izquierda y Derecha

SISTEMA MOTRIZ ACKERMAN

Es el utilizado en vehículos de cuatro ruedas convencionales. De hecho, los vehículos robóticos para exteriores resultan normalmente de la modificación de vehículos convencionales tales como automóviles o incluso vehículos más pesados.

El sistema se basa en dos ruedas traseras tractoras que se montan de forma paralela en el chasis principal del vehículo, mientras que las ruedas delanteras son del tipo direccionamiento, y se utilizan para seguir la trayectoria del robot

movimiento en un robot como: Rotulas, poleas, engranajes....).