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1. INTRODUCCIÓN A LA ROBÓTICA
from TIC 2.1.A
Desde siempre, el Hombre ha buscado la manera de hacer su vida más fácil, para ello ha ido inventando artilugios a lo largo de la Historia cada vez más sofisticados.
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En principio fabricó armas y herramientas manuales con los materiales que tenía a su disposición, lo que le dio ventaja con respecto a los animales.
Más tarde, construyó máquinas que le permitían hacer el trabajo con mucha menos fuerza, aunque requerían la intervención de un operario continuamente.
Después, fabricó máquinas automáticas, que realizan una serie de tareas en orden y las repite continuamente, sin atención de las personas.
Y por último, fabricó robots, que ejecutan tareas y toman decisiones automáticamente, siguiendo las órdenes de un programa memorizado. Por supuesto, este tipo de máquinas tampoco requieren intervención humana.
Actualmente se siguen utilizando herramientas, máquinas y automatismos, aunque se intentan sustituir por robots, por ser más cómodos para las personas.
1.1. Definición de Robótica
El término "Robótica" fue acuñado por Isaac Asimov para describir la tecnología de los robots. Él mismo predijo hace años el aumento de una poderosa industria robótica, predicción que ya se ha hecho realidad. Recientemente se ha producido una explosión en el desarrollo y uso industrial de los robots tal que se ha llegado al punto de hablar de "revolución de los robots" y "era de los robots".
Podemos definir el significado de la robótica como una ciencia que aglutina varias ramas tecnológicas (como la mecánica, la electrónica, la informática, la inteligencia artificial y la ingeniería de control, entre otras), con el objetivo de diseñar máquinas que sean capaces de realizar tareas automatizadas o de simular el comportamiento humano o animal, en función de la capacidad de su software.
Sus principales objetivos son abaratar los costes de producción y realizar tareas tediosas o peligrosas, y aunque hasta hace pocos años, únicamente los veíamos en el sector industrial automatizando puestos de trabajo, ahora también disfrutamos de los robots en hoteles, bares, bancos, consultas médicas, ejerciendo de policías o en catástrofes naturales.
Si todavía no te has decidido por tus estudios futuros, la robótica es una disciplina que está en auge actualmente y que tiene un gran futuro.
1.2. Definición de robot
La palabra robot fue usada por primera vez en el año 1921, cuando el escritor checo Karel Capek estrenó en el teatro nacional de Praga su obra Rossum's Universal Robot.
Su origen es de la palabra eslava "robota", que se refiere al trabajo realizado de manera forzada.
La obra trata sobre un inventor que fabrica robots humanoides para hacerles trabajar como esclavos, finalmente los robots se revelan contra él y lo asesinan.
La palabra robot está a la orden del día y muchas veces al escucharla nos imaginamos una máquina con forma humana que camina, habla, gesticula... pero en realidad es algo más complicado de definir.
Definición: Un robot es una máquina automática programable que es capaz de interpretar información del medio físico para modificar su conducta. Tiene la capacidad de interactuar con el entorno y en función de ello, realizar unas funciones u otras.
2. FUNCIONAMIENTO DE UN ROBOT
Como vimos en la clase anterior, un robot recoge información del medio físico que le rodea (Temperatura, luz, sonido, movimiento, etc.). Esto lo realiza mediante unos componentes electrónicos llamados "Sensores". Dependiendo de los parámetros que reciba de su entorno a través de los sensores, puede realizar ciertas acciones (Moverse, encender luces, emitir sonidos, etc.). Esto lo puede realizar mediante otro tipo de componentes electrónicos llamados "Actuadores".
El "cerebro" del robot, el que decide lo que tiene que hacer al consultar los sensores es una placa electrónica llamada "Controladora" , que contiene el programa que tiene que ejecutar en todo momento, que previamente lo ha introducido un programador.
El programa puede ser cambiado para cambiar el funcionamiento del robot cuantas veces se quiera.
Ejemplo: Podemos conectar a una controladora, un pulsador como sensor y un zumbador como actuador y le introduciríamos un programa que ejecute el siguiente algoritmo:
"Si el pulsador es pulsado, haz sonar el zumbador durante 10 segundos".
- ¿Para qué nos podría servir el montaje anterior?
- ¿Podrías encontrar más ejemplos de montajes con los sensores y actuadores del esquema anterior?
2.1. Hardware y Software
Hemos visto que para hacer funcionar un robot hacen falta varias cosas, algunas con tangibles como lo sensores, la placa controladora y los actuadores y otras son intangibles como los programas y los datos.
Al conjunto de los sensores, la placa controladora y los actuadores, se le conoce con el nombre de Hardware.
Los programas que controlan el robot, que se encuentran alojados en la memoria del controlador, se conocen como Software.
Programamos el software en un ordenador y se lo transmitimos al controlador a través de un cable; de esta forma, el controlador sabe lo que tiene que hacer en cada momento.
A veces, el robot no actúa como nosotros pensábamos, luego tendremos que revisar el programa, volver a transmitirlo a la controladora y volver a probar su funcionamiento en el robot. A este proceso se le llama "depurar" un programa.
La placa controladora tiene un microchip llamado "procesador", que se encarga de leer y ejecutar cada línea del programa que hemos introducido en la memoria de la placa.
Además, el procesador se encarga de leer los datos de los sensores y de controlar los actuadores conectados a la placa.
Ejemplo: En el dibujo de la izquierda podemos ver una placa controladora Arduino UNO con un botón y un zumbador conectados a la misma.
Dentro de su procesador se almacena el programa que previamente hemos escrito en el ordenador le hemos enviado a la placa mediante un cable USB.
Siguiendo el ejemplo anterior, al presionar el pulsador, sonará el zumbador durante 10 segundos.
En cualquier momento, podemos modificar el programa para hacer que funcione de otra manera, por ejemplo, que al presionar el botón, el zumbador suene durante 2 segundos.
2.1.1. Sensores y actuadores
Algunos de los sensores que se pueden conectar a una placa controladora son los siguientes:
Sensor de temperatura
Sensor de humedad
Sensor de luz
Sensor de sonido
Sensor de gas
Sensor de presión
Sensor de movimiento
Sensor de distancia
Algunos de los actuadores que se pueden conectar a una placa controladora son los siguientes:
Motores
Luces
Relés
Pantallas
Altavoces
Con un poco de imaginación podemos combinar los sensores y actuadores para construir proyectos interesantes.
2.1.2. Placas controladoras
Actualmente, la placa controladora más famosa es Arduino, que fue inventada por un estudiante italiano en el año 2005. Se han vendido más de 250 unidades en todo el mundo, sin contar los numerosos clones y compatibles.
Existen varios modelos de placas Arduino con diferentes especificaciones, todas ellas sencillas de usar y a precios muy asequibles, por lo que son ideales para la enseñanza.
También existen otros tipos de placas controladoras, pero las más utilizadas en el ámbito educativo son las siguientes:
Arduino UNO
Esta última es la placa que vamos a utilizar en este curso para construir nuestros robots.
En cursos superiores estudiaremos las placas de BQ y de Arduino UNO.
2.2. Tipos de robot
Actualmente estamos rodeados de robots sin saberlo, como hemos visto antes, no todos los robots tienen forma de humano:
Podemos clasificar los robots en dos grupos: https://youtu.be/Qm9zcFXiXsg?t=8 https://youtu.be/wgBi1XDzI30?t=4 https://youtu.be/oEh-IGr-4eo?t=1 https://youtu.be/5zX2LwiT0xA
Los robots industriales: Se utilizan en la fabricación de objetos, en tareas como la soldadura, pintura, unión de piezas, manejo de materias peligrosas, etc. Suelen tener forma de brazos articulados.
Los robots de servicio: Se utilizan para ayudar directamente a las personas, con fines médicos, militares, para entretener, para hacer tareas del hogar, etc.
2.3. Aplicaciones de los robots
Como hemos visto antes, los robots se utilizan en diversos lugares y además, están siendo introducidos en otros nuevos, como en los coches.
Las principales aplicaciones de los robots son:
Industria
Transporte de materiales
Montaje
Corte mecánico, rectificado, desbardado y pulido
Pintura
Manipulación de plásticos y otros materiales
Tareas peligrosas como soldaduras, implementación de sustancias inhalantes nocivas, transporte de materiales pesados.
Reciclaje
Medición, inspección, control de calidad
Agricultura robotizada
Servicios
Transporte robotizado
Limpieza
Atención a usuarios
Entretenimiento
Vigilancia
Domótica
Medicina
Cirugía asistida
Telecirugía
Prótesis motorizadas
Otros ámbitos
Exploración espacial
Exploración del fondo de los océanos
Desactivació n de artefactos explosivos
Inspección de red de saneamiento
2.4. Ventajas e inconvenientes de los robots
Como hemos dicho al principio de este tema, estamos entrando en la "era de los robots", y como todo cambio, tiene defensores y detractores.
Vamos a analizar brevemente las ventajas e inconvenientes de los robots en la sociedad:
Ventajas
