Fundamentos de Robotica
Hoy en día para un ciudadano promedio el concepto de robot es muy llamativo debido a que lo relacionan robots humanoides con inteligencia artificial esto debido a las historias de ciencia ficción y cine
Sin embargo un robot es una maquina que facilita y optimiza la elaboración de productos además de reducir riesgos a los trabajadores, no necesariamente tienen que ser de forma
Humanoide, los brazos robóticos o manipuladores son los robots más empleados en la industria debido al gran numero de tareas que puede realizar.
ANTECEDENTES HISTORICOS
Los seres humanos siempre nos hemos interesado por comprender e imitar el comportamiento de nuestros cuerpos y hasta de las criaturas que existen en la naturaleza;
Es por eso que la idea de emular de forma física el comportamiento de un ser vivo resulta fascinante y excitante, pero al mismo tiempo ha sido complicado de lograr debido a que cada ser vivo tiene una forma peculiar de comportamiento.
Por esta razón los humanos hemos creado maquinas que sean capaces de imitar a los seres vivos.
Los griegos denominaban a estas maquinas como: automatos. Por esa razón la palabra autómata se refiere a una maquina que imita la figura y movimiento de un ser vivo.
El desarrollo de los autómatas a travez del tiempo viene dado de la siguiente manera:
85 DC Herón de Alejandría realiza dispositivos animados utilizando dispositivos hidráulicos, poleas y palancas con fines de diversión
Del siglo VIII al XV la cultura árabe difundió los conocimientos griegos utilizandomlos mecanismos con fines de diversión e introduciéndolo a la vida cotidiana
1204-1282 hombres de hierro de Alberto magno
1214-1294 cabeza parlante de Roger bacón
1352 el gallo de Estamburgo. El más antiguo autómata conservado en la actualidad, forma parte del reloj de la catedral de Estamburgo
1452-1519 el león mecánico de Leonardo da vinci construido para el rey Luis XII de Francia, el león abría su pecho con sus garras y mostraba el escudo de armas del rey
Siglo XVI Juanelo turriano contruye el hombre de palo en España para el rey Carlos V, el autómata tenia forma de monje caminaba, movía la cabeza ojos boca y brazos
Entre el siglo XVII a XVIII artesanos del gremio de la relojería crearon autómatas parecidos a los robots de la actualidad, con fines de entretenimiento para la gente de la corte y en ferias
Entre los más importantes tenemos al pato de Vaucanson y los muñecos de la familia Droz y de Maillandert
1709-1782 jaques vaucanson autor del primer telar mecánico construyo varios autómatas animados entre los que destacan un flautista capaz de tocar varias melodías y un pato (1738) capaz de gaznar, comer, beber, digerir y evacuar la comida
1721-1790 un relojero suizo Pierre jaquet Droz y sus hijos henri-louis y jaquet diseñaron diversos muñecos capases de escribir (1770), dibujar (1772) y de tocar melodías en el órgano (1773)
1769 W. von kempelen desarrollo un autómata jugador de ajedrez
En La industria Textil
1770 la hiladora giratoria de hargreaves
1779 la hiladora mecánica de crompton
1785 el telar mecánico de cartwright
1801 el telar de Jacquard utilizaba una cinta perforada como un programa con el cual la maquina realizaba diferentes tareas. A partir de este punto cedió paso a la automatización industrial
1805 H. maillardet crea la muñeca mecánica capaz de dibujar
En 1921 fue usada por primera vez la palabra Robot en la obra del escritor checo Karel Capek llamada Rossum´s universal robot. Su origen es la palabra eslava Robota que se refiere al trabajo realizado de manera forzada.
El termino robot hubiera caído en desuso si no hubiera sido por los escritores del género literario de ciencia ficción
En 1926 theavon harbou escribe metrópolis novela en la cual una masa obrera de una ciudad supe industrializada es manipulada por un androide llamado maría
Pero fue hasta 1945 cuando el escritor americano de origen ruso Isaac Asimov publica en la revista galaxy sciense fiction una historia en donde se enuncia por primera vez las tres leyes de la robótica
1.- un robot no puede perjudicar a un ser humano, ni con su inacion permitir que un ser humano sufra daños
2.- un robot ha de obedecerla órdenes recibidas por un ser humano, excepto si tales ordenes entran en conflicto con la primera ley
3.-un robot debe proteger su propia existencia mientras tal protección no entre en conflicto con la primera y segunda ley
ORIGEN Y DESARROLLO DE LA ROBOTICA
En 1948 R.C. Goertz del argonne National Laboratory desarrollo los considerados progenitores de los robots los cuales fueron los telemanipuladores, con el objetivo de manipular elementos radioactivos protegiendo la seguridad del operador. Las teles manipuladoras consistían en un dispositivo mecánico Maestro-esclavo, en el cual el maestro estaba en un lugar seguro para el operador mientras que el esclavo estaba en contacto con el material radioactivo imitando los movimientos del maestro.
Después en 1954 Goertz hizo uso de la tecnología electrónica y de servocontrol sustituyendo la transmisión mecánica por otra eléctrica creando al primer tele manipulador con servocontrol bilateral
En 1958 Ralph Mosher ingeniero de la general electric desarrollo l dispositivo llamado handy-Man el cual consistía en dos brazos mecánicos teleoperados mediante un maestro del tipo denominado exoesqueleto.
En los años setenta la industria nuclear y la submarina se empezaron a interesar en el uso de los tele manipuladores a este interés se le sumo la industria espacial
Se dice que la sustitución del operador por un programa de ordenador para controlar los movimientos del manipulador dio paso al concepto de robot
En 1954 se solicito la primera patente de un dispositivo robótico al británico C. W. Kenward en el reino y en 1957 fue emitida con el numero 781465
En ese mismo año George C. Devol ingeniero norteamericano estableció las bases del robot industrial moderno donde concibió la idea de un dispositivo de transferencia de artículos programada patentado en EUA en 1961 con el numero 2988237
En 1956 Joseph F. Engelberger funda la Consolidated Controls Corporation, que mas tarde convertiría en Unimation (universal automation) instalando su primera maquina unimate en 1960 en la fábrica de general motors de trenton en nueva jersey
En 1972 el crecimiento de la robótica en Japón aventajo en breve a los estados unidos gracias a Nissan quien formo la primera asociación de robótica en el mundo, la asociación de robótica industrial de Japón (JIRA)
Dos años más tarde se formo el instituto de robótica de americe (RIA) que después se convirtió en asociación de industrias robóticas
En 1980 se fundó la federación internacional de robótica con sede en Estocolmo Suecia
En 1982 el profesor Makinode la universidad Yamanashi de Japón desarrolla el concepto de robot SCARA (selective Compliance Assembly Robot Arm) en el cual se busca que un robot tenga un número reducido de grados de libertad, costo limitado y configuración orientada al ensamble
El desarrollo de los robots industriales intenta aumentar su movilidad, destreza y autonomía de las acciones. Sin embargo no solo en el campo de la industria se utilizan los robots, también en el campo espacial, militar, exploración, etc.
DEFINICION Y CLASIFICACION DE LOS ROBOTS
Actualmente existe una gran diversidad de robots, los cuales se utilizan en talleres o en alguna línea de producción, sin embargo la falta de estándares y normas provocan que los robots tengan un sin número de tareas dentro y fuera de la industria
Los robots que act8ualmete existen se utilizan para la fabricación de productos, estos robots se les conoce como robots industriales o de producción
DEFINICION DE ROBOTINDUSTRIAL
Una definición de un robot industrial no es tan sencilla debido a la diferencia conceptual entre el mercado japonés y el euro-americano de lo que es un robot y lo que es un manipulador,
Sin embargo la definición mas comúnmente aceptada es la de la asociación de industrias robóticas (RIA) la cual dice:
-- un robot industrial es un manipulador multifuncional reprogramable, capaz de mover materias, piezas, herramientas, o dispositivos especiales, según trayectorias variables, programadas para realizar tareas diversas.
Esta definición ligeramente modificada es aceptada por la organización internacional de estándares (ISO)
Otra definición un poco más extensa Esla establecida por la asociación francesa de normalización (AFNOR) en la cual se define primero lo que es un manipulador y basándose en esta definición, la de Robot:
--Manipulador: mecanismo formado generalmente por elementos en serie, articulados entre sí, destinado al agarre y desplazamientos de objetos, es multifuncional y puede ser gobernado directamente por un operador humano o mediante dispositivo lógico
-- Robot: manipulador automático servo controlado, reprogramable y polivalente, capaz de posicionar y orientar piezas, utilices o dispositivos especiales, siguiendo trayectorias variables reprogramables, para la ejecución de tareas variadas, normalmente
Tiene la forma de uno o varios brazos terminados en una muñeca. Su unidad de control incluye un dispositivo de memoria y ocasionalmente de percepción del entorno. Normalmente su uso es el realizar una tarea de manera cíclica, pudiéndose adaptar a otra sin cambios permanentes en su material
La federación internacional de robótica define de la siguiente manera:
-- por robot industrial de manipulación se entiende a una maquina de manipulación automática, reprogramable y multifuncional con tres o más ejes que puedan posicionar y orientar materias, piezas, herramientas dispositivos especiales para la ejecución de trabajos diversos en las diferentes etapas de la producción industrial ya sea en una posición fija o de movimiento
CLASIFICACION DEL ROBOT INDUSTRIAL
La IFR distingue cuatro tipos de robots
--secuencial
-- de trayectoria controlable
-- adaptativo
-- tele manipulado
La asociación francesa de robótica industrial clasifica a los robots en cuatro tipos
Tipo A manipulador con control manual o de telemando
Tipo B manipulador automático con ciclos reajustados; regulación mediante fines de carrera o topes; control por PLC; accionamiento neumático, eléctrico o hidráulico
Tipo C robot programable con trayectoria continua o punto a punto, carece de conocimientos sobre su entorno
Tipo D robot capaz de adquirir datos de su entorno, readaptando su tarea en función a estos
Otra Clasificación De La AFRI Es Por Generaciones
1ra repite la tarea programada secuencialmente, no toma en cuenta las posibles alteraciones de su entorno
2da adquiere información limitada de su entorno y actúa en consecuencia, puede localizar, clasificar, detectar esfuerzos y adaptar sus movimientos en consecuencia
3ra su programación se realiza mediante elempleo de un lenguaje natural, posee la capacidad para la planificación automática de tareas
ROBOTS DE SERVICIO Y TELEOPERADOS
Un robot deservicio es un dispositivo electromecánico móvil o estático dotado de uno o varios brazos mecánicos independientes, controlado por un programa ordenador y que realizan tareas no industriales de servicio
En esta definición entrarían los robots donde su función se basa en un área fuera de la industria por ejemplo en la medicina en la domótica, en la agricultura, etc. estos robots son telemanipulados.
Los robots teleoperados según la NASA son dispositivos robóticos con brazos manipuladores y sensores y cierto grado de movilidad, controlados remotamente por un operador humano de manera directa o atreves de un ordenador
Existe otra clasificación propuesta por T.M.Knasel donde engloba todos los robots que se pueden encontrar hoy en día.
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