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INTELIGENCIA ARTIFICIAL
ROBOTICA
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INTRODUCCION
Cuando hablamos de robots nuestra imaginación nos traslada seguramente al
mundo de la ciencia ficción, al mundo de las películas(ROBOCOP), con
maquinas de apariencia casi humana algunos, otros con instintos asesinos,
otros con gran sentido del humor, otros inofensivos, etc.
Pero luego de estudiar este tema nuestro punto de vista cambia, observamos
que muchas de las tareas que realizamos diariamente, la mayoría de ellas
repetitivas, bien podría realizarlas un autómata preparado para tal fin.
En este trabajo veremos que los robots no son como los pintan, se verán que
existen diferentes tipos de robots y que cada uno de ellos tienen diferentes
aplicaciones y tareas especificas.
También veremos los componentes de los robots, su clasificación de acuerdo
a su utilidad, así como sus características.
Así, de este modo, y una vez vistos los temas anteriores, podremos concluir
hacia donde va la robótica y su futuro.
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HISTORIA DE LA ROBOTICA
A lo largo de toda la historia, el hombre se ha sentido fascinado por maquinas
y dispositivos capaces de imitar las funciones y los movimientos de los seres
vivos.
Los Griegos denominaban a estas maquinas AUTOMATOS, de esta palabra se
deriva la actual AUTOMATA: Maquina que imita la figura y movimientos de un
ser animado.
La cultura Árabe (VIII a XV), heredo y difundió los conocimientos griegos,
utilizándolos no solo para realizar mecanismos destinados a la diversión, sino
que les dio una aplicación practica, introduciéndolos a la vida cotidiana de la
realeza. (sistemas dispensadores automáticos de agua para beber o lavarse).
La palabra ROBOT fue usada por primera vez en al año 1921, por el escritor
checo Karel Capek cuando estrena su obra Rossum`s Universal Robot (R.U.R).
Pero sin duda alguna, fue el escritor americano de origen ruso Isaac Asimov, el
máximo impulsor de la palabra ROBOT. Y fu el quien propuso LAS TRES LEYES
PARA LA ROBOTICA.
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AUTOMATAS FAMOSOS
AÑO
AUTOR
AUTOMATA
1352
Desconocido
Gallo de la catedral
de Estrasburgo
1499
L. Da Vinci
León Mecánico
1525
J. Turriano
Hombre de Palo
1738
J de Vaucanson
Flautista, Pato
1769
W. Von Kempelen
Jugador de Ajedrez
1770
Familia Droz
Muñecos que
Escribían, dibujaban
y Organista.
1805
H. Maillardet
Muñeca Mecánica
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CONCEPTO DE ROBOT
La palabra Robot es una palabra checoslovaca que significa Trabajadorsirviente.
Manipulador multifuncional, diseñado para mover materiales, piezas,
herramientas o dispositivos especiales, mediante movimientos programados y
variables que permiten llevar a cabo diversas tareas.
CONCEPTO DE ROBOTICA
Ciencia que estudia estos dispositivos (robots). El diseño, fabricación y
utilización de maquinas automáticas programables con el fin de realizar tareas
repetitivas y otras actividades.
La Robótica se ocupa de todo lo concerniente a los Robots, lo que incluye el
control de motores, mecanismos automáticos neumáticos, sensores, sistemas
de computo, etc.
La Robótica es una tecnología multidisciplinaria, ya que hace uso de los
recursos que le proporcionan otras ciencias afines, como pueden ser:
La Mecánica, Electrónica, Informática, La Automática, Matemáticas, etc.
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LEYES DE LA ROBOTICA
En las historias de Robots de Isaac Asimov, este prevé un mundo futuro en
que existían reglas de seguridad para que los robots no puedan ser dañinos
para los seres humanos, por tal razón Isaac Asimov propuso las siguientes
tres reglas para la robótica:
1. Un Robot no puede perjudicar a un ser humano, ni con su inacción permitir
que un ser humano sufra daño.
2. Un Robot ha de obedecer las ordenes recibidas de 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 o segunda ley.
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Existen, una amplia gama de robots cuya utilidad depende de las aplicaciones
para las cuales fueron diseñados. Aquí unos ejemplos:
1.- El Sojourner, de la misión espacial Pathfinder, proyecto de la NASA, que tocó
suelo marciano el 04/07/1997. Es un robot pequeño (65cm x 45 cm. x 25 cm.) que
se puede mover a 0,6 m/min. y que tenía varios objetivos científicos y
tecnológicos.
2.- Un robot que imita a una mariposa! Este de la imagen sólo mueve las alas
como una mariposa de verdad, aunque algunos ingeniosos diseños logran que
realmente el insecto levante vuelo.
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3.- Robots para entretenimiento y educación. Este de la imagen se controla
mediante una Computadora Personal y su correspondiente interfase. Muy útil
para adentrarse en el control de robots.
4.- Hoy robots cirujanos realizan intervenciones quirúrgicas con la destreza del
mejor doctor humano. Este de la foto es un colaborador del cirujano.
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5.- Este es un ejemplo de un robot parecido a un hombre, este robot camina y
efectúa algunas tareas mejor que un ser humano. Es fabricado por HONDA.
6.- Este comparado con los demás, éste no pareciera la gran cosa, pero robots
como este se encuentran montados en cadenas de producción en industrias de
todo tipo alrededor de todo el mundo: automotores, electrónica, aviación,
fábricas, etc. Pueden cortar, soldar, manipular, pintar, etc.
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ROBOTS IMPULSADOS NEUMATICAMENTE
La programación de estos robots consiste en la conexión de tubos de plástico a
unos manguitos de unión de la unidad de control neumático. Las conexión
entre manguitos determinan que piezas intervendrán en el movimiento, en que
dirección se moverán y los diferentes pasos que deberán efectuar. Estas
maquinas son programables, automáticas y pueden realizar gran variedad de
movimientos.
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ROBOTS EQUIPADOS CON SERVOMECANISMOS
Son Robots mas sofisticados desde el punto de vista del control y de las
prestaciones que ofrecen, son los que llevan servomecanismos.
El uso de servomecanismos va ligado al uso de los sensores, como los
potenciómetros, que informan de la posición del brazo o la pieza que se ha
movido del robot, una vez que este ha ejecutado una orden transmitida. Esta
posición es comparada con la que realmente debería adoptar el brazo o la pieza
después de la ejecución de la orden; si no es la misma, se efectúa un
movimiento mas hasta llegar a la posición indicada.
ROBOTS PUNTO A PUNTO
Añadiendo a los servomecanismos una memoria electrónica capaz de almacenar
programas y un conjunto de circuitos de control digital, se obtienen robots mas
potentes y de mas fácil manejo.
La programación de este tipo de robots se efectúa mediante una caja de control
que posee un botón de control de velocidad, mediante el cual se puede ordenar
al robot la ejecución de los movimientos paso a paso.
Se clasifican por orden de ejecución, los pasos que el robot debe seguir, al
mismo tiempo que se puede ir grabando en la memoria la posición de cada
paso. Pueden almacenar diferentes programas y pueden ejecutar varias tareas
diferentes. Estos tipo de robots se utilizan en gran medida en las cadenas de
soldadura de carrocerías de automóvil. Estos pueden soldar automóviles de
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varios modelos distintos.
ROBOTS CONTROLADOS POR COMPUTADORA
Estos Robots son controlados mediante una computadora, con ella es posible
programar el robot para que mueva sus brazos en línea recta o describiendo
cualquier otra figura geométrica entre puntos preestablecidos.
El movimiento de los brazos se especifica mediante varios sistemas de
coordenadas según la referencia que se tome: La mesa de trabajo en la que se
encuentra apoyado el robot o el extremo del brazo del robot. Con la
computadora se puede manipular la velocidad de los movimientos del robot.
ROBOTS CON CAPASIDADES SENSORIALES
Este tipo de robot constituyen la ultima generación de este tipo de maquinas. El
uso de estos robots en las industrias es todavía escaso debido a su elevado
costo. Estos robots se usan en cadenas de embotellado para comprobar
mediante los sensores ópticos, si las botellas están llenas en su capacidad real,
o bien verificar que la etiqueta esta bien colocada.
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ROBOTS INDUSTRIALES
Es un manipulador multifuncional reprogramable, capaz de mover materias,
piezas, herramientas o dispositivos especiales, según trayectorias variables,
programadas para realizar tareas diversas( RIA).
Estos robots son los que mas aplicación útil han tenido para la sociedad, visto
desde el punto de vista practico, ya que los productos que ellos fabrican por lo
general salen para consumo humano.
También son llamados manipuladores, ya que realizan tareas repetitivas y se
emplean en gran escala en la industria automotriz, en la electrónica y en otras.
Generalmente tienen la forma de un brazo mecánico donde se adapta en su
extremo la herramienta que sea necesaria.
La gran mayoría de los robots comercialmente disponibles en la actualidad
tienen una de estas cuatro configuración básicas:
1.-CONFIGURACION POLAR: Utiliza coordenadas polares para especificar una
posición en términos de una rotación sobre su base, un ángulo de elevación y
una extensión lineal del brazo.
2.-CONFIGURACION CILINDRICA: Sustituye un movimiento lineal por uno
rotacional sobre su base.
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3.-CONFIGURACION DE COORDENADAS CARTESIANAS: Posee tres
movimientos lineales . Los robots cartesianos a veces reciben el nombre de
XYZ, donde las letras representan a los tres ejes del movimiento.
4.-CONFIGURACION
DE
BRAZO
ARTICULADO:
Utiliza
únicamente
articulaciones rotacionales para conseguir cualquier posición y es por esto
que es el mas versátil.
TIPOS DE ROBOTS INDUSTRIALES:
1.- Robot secuencial
2.- Robot de trayectoria controlable
3.- Robot adaptativo
4.- Robot telemanipulado
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COMPONENTES DE UN ROBOT INDUSTRIAL
1.- EL MANIPULADOR O BRAZO MECANICO: Este se encarga de realizar los
movimientos necesarios para llevar a cabo una tarea. El numero de elementos
del brazo y de las articulaciones que los relacionan determinan los grados de
libertad del manipulador, que en los robots industriales suelen ser seis.
2.- CONTROLADOR: Es el dispositivo que se encarga de regular el movimiento
de los elementos del brazo, y de todo tipo de acciones, cálculos y procesos de
información.
3.- ELEMENTOS MOTRICES O ACTUADORES: se encargan de mover las
articulaciones, a través de cables, poleas, cadenas, engranajes, etc. Su
clasificación se realiza de acuerdo al tipo de energía que utilizan:
ACTUADORES NEUMATICOS: Emplean aire comprimido como fuente de engría,
para movimientos rápidos pero no de mucha precisión.
ACTUADORES HIDRAULICOS: Se utilizan cuando se requiere una gran
capacidad de carga, junto con una precisa regulación de velocidad.
ACTUADORES ELECTRICOS: Son los que mas se utilizan, por su facilidad y
preciso control, y por las ventajas del funcionamiento mediante energía
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eléctrica.
4.- ELEMENTO TERMINAL: Al final del brazo se acopla una garra (aprehensor) o
una herramienta, según sea necesario, que será la encargada de concretar la
tarea prevista.
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ARQUITECTURA DE LOS ROBOTS
POLIARTICULADOS:
Bajo este grupo están los robots de muy diversa forma y configuración cuya
característica común es la de ser básicamente sedentarios.
En este grupo se encuentran los manipuladores, los robots cartesianos y
algunos robots industriales.
MOVILES:
Son robots con gran capacidad de desplazamiento, basados en carros o
plataformas y dotados con un sistema locomotor de tipo rodante. Siguen su
camino guiándose por la información recibida a través de sus sensores. Estos
robots aseguran el transporte de piezas de un punto a otro de una cadena de
fabricación.
ANDORIDES:
Son robots que intentan reproducir total o parcialmente la forma y el
comportamiento cinematico del ser humano. Actualmente estos androides son
dispositivos muy poco evolucionados y sin utilidad practica, son destinados
fundamentalmente al estudio y experimentación.
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HIBRIDOS
Estos robots corresponden a aquellos de difícil clasificación cuya estructura se
sitúa en combinación con alguna de las anteriores ya expuestas. Por ejemplo un
dispositivo segmentado, articulado y con ruedas, es al mismo tiempo uno de los
atributos de los robots móviles y de los robots Zoomorficos. De igual forma
pueden considerarse híbridos algunos robots formados por la yuxtaposición de
un cuerpo formado por un carro móvil y de un brazo semejante al de los robots
industriales.
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