Tipos de Robots, Estructura Inteligente, Carateristicas

A grandes rasgos se puede hablar de los siguientes:

Androides: estos artilugios se parecen y actúan como si fueran seres humanos. Este tipo de robots no existen en la realidad, por lo menos por el momento, sino que son elementos ficcionales.

Móviles: estos robots cuentan con orugas, ruedas o patas que les permiten desplazarse de acuerdo a la programación a la que fueron sometidos. Estos robots cuentan con sistemas de sensores, que son los que captan la información que dichos robots elaboran. Los móviles son utilizados en instalaciones industriales, en la mayoría de los casos para transportar la mercadería en cadenas de producción así como también en almacenes. Además, son herramientas muy útiles para investigar zonas muy distantes o difíciles de acceder, es por eso que en se los utiliza para realizar exploraciones espaciales o submarinas.

Industriales: los robots de este tipo pueden ser electrónicos o mecánicos y se los utiliza para la realización de los procesos de manipulación o fabricación automáticos. También se les llama robots industriales a aquellos electrodomésticos que realizan simultáneamente distintas operaciones.

Médicos: bajo esta categoría se incluyen básicamente las prótesis para disminuidos físicos. Estas cuentan con sistemas de mando y se adaptan fácilmente al cuerpo. Estos robots lo que hacen es suplantar a aquellos órganos o extremidades, realizando sus funciones y movimientos. Además existen robots médicos destinados a la realización de intervenciones quirúrgicas.

Teleoperadores: estos robots son controlados de manera remota por un operador humano. A estos artilugios se los utiliza en situaciones extremas como la desactivación de una bomba o bien, para manipular residuos tóxicos.

De acuerdo a su arquitectura, los robots pueden clasificarse en:
Poliarticulados: si bien estos pueden tener de diversas configuraciones, lo que tienen en común estos robots es que son sedentarios. Estos son diseñados para mover sus terminales con limitada libertad y de acuerdo a ciertos sistemas de coordenadas. Estos robots son ideales para cuando se precisa abarcar una amplia zona de trabajo.

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Móviles: a diferencia de los anteriores, estos han sido diseñados para desplazarse, ya sea utilizando un sistema locomotor rodante o bien, mediante plataformas o carros. Estos se trasladan utilizando sensores que reciben información del entorno o bien, por telemandos.
Androides: estos robots buscan imitar de manera parcial o total la el comportamiento y forma del ser humano. Como no están prácticamente desarrollados se los usa para la experimentación y el estudio.
Zoomórficos: la locomoción de estos robots imita a la de distintos animales y se los puede dividir en caminadores y no caminadores. Estos últimos están aún muy poco desarrollados mientras que los caminadores sí lo están y resultan útiles para la exploración volcánica y espacial.

Estructura Inteligente

Robótica Inteligente Intenciones educativas Objetivos Metodología Temario Políticas Concurso MiniRobótica


¿Qué es un robot?

Robótica Inteligente Intenciones educativas Objetivos Metodología Temario Políticas Concurso MiniRobótica


¿Qué es un robot?


Un robot es ... “manipulador programable y multifuncional diseñado para mover materiales, partes, herramientas o dispositivos específicos mediante movimientos programados para realizar diferentes tareas” [Instituto de Robótica de América]


Un robot es ... “agente activo artificial cuyo ambiente es el mundo físico” [Russell y Norvig] “conexión inteligente de percepción a acción” [Jones y Flynn] “una máquina programable capaz de percibir y actuar en el mundo con cierta autonomía” [Sucar]


Tipos de Robots Robots manipuladores (brazos) Robots móviles Robots “híbridos” (móviles con manipulación) Vehículos autónomos Robots caminantes 2 patas (humanoides) 4/6 patas (insectos)


Un poco de historia ... La palabra robot proviene del checo “robota” (labor,trabajo) y “robotnik” (trabajador). Fue introducida por el escritor Karel Kapek en la obra “R.U.R.” Los primeros robots aparecen en la mitología griega y en obras de ficción: Talos, gigante de bronze que vigilaba Creta Golem, protector de los judíos en Praga Frankestein “I Robot”, Asimov (leyes de la robótica) Películas: Robbie, Gort, Rosie, Robot, R2D2, ...


Un poco de historia ... Primeros robots: 1890, Tesla: vehículos radio controlados 1940s, Wiener: dispositivo antiaéreo 1950: tortuga electrónica 1966, S.R.I: Shakey (primer robot móvil con IA) 1960s, G.E., Quadruped (primeros robots de patas) 1973, Stanford: Cart 1975, Francia: Hilare I 1980, C.M.U.: Rover 1985 ? explosión de robots en universidades y compañías


Aplicaciones Manufactura y manejo de materiales Ambientes hostiles Exploración espacial e interplanetaria Robots de servicio Telepresencia y realidad virtual Mililtares y operaciones de rescate Ambientes submarinos Estudios fisiológicos y cognitivos Entretenimiento y juegos


Partes de un Robot Actuadores Sensores Comunicación “Inteligencia” Control Potencia


Actuadores Dispositivos que permiten al robot modificar el medio ambiente Dos tipos principales: Locomoción: cambiar la posición del robot respecto al medio ambiente Manipulación: mover otros objetos en el medio ambiente


Locomoción Existen dos formas básicas de locomoción: Robots con ruedas Robots con patas Ruedas: más simples y eficients, faciles de controlar limitadas a terrenos planos Patas: complejas, inestables, difíciles de controlar mayor flexibilidad para todo tipo de terreno


Manipulación Normalmente construidos en base a una serie de segmentos con articulaciones entre ellos (como un brazo) Tres tipos básicos de articulaciones: Rotacionales Cilíndricas Prismáticas Mayor número de articulaciones dan mayor flexibilidad (grados de libertad), pero hacen más complejo el control


Manipulación Los manipuladores tienen en el extremo un efector final que interactua directamente con los objetos Existen diferentes tipos de efectores dependiendo de la tarea: pinzas herramientas (desarmador. ...) pistola de pintura, soldadora “manos”


Sensores Dispositivos que permiten al robot percibir el medio ambiente y su estado interno Principales tipos: “propriception” – posición y movimiento: Codificadores en uniones de manipuladores Odomestría en robots móviles fuerza (bumpers) Tactiles Ultrasonido (sonares)


Sensores Cámaras Fotoreceptores Apuntadores láser Telémetros láser Sensores de energía Brújulas


Potencia Sistema de potencia que proporcionan la energía eléctrica para la operación de las diferentes partes: electrónica, motores, sensores, etc. Los robots manipuladores se pueden alimentar de las líneas eléctricas (fijos), mientras que los robots móviles normalmente se alimentan de baterías


Control Provee la interfaz entre el sistema de procesamiento del robot y sus sensores y actuadores Normalmente se realiza mediante una combinación de hardware y software Provee una serie de comandos (subrutinas) para los programas de alto nivel del robot (“inteligencia”)


“Inteligencia” Programas que permiten que el robot realice sus tareas Dependiendo del tipo de robot y de la complejidad y variedad de las tareas a realizar, se tienen diferentes tipos de programas


“Inteligencia” Algunas tareas de un robot móvil: Integrar/interpertar la información de sus sensores Navegación (evitar obstáculos, ir a cierto lugar - meta) Planeación (decidir la serie de pasos para cumplir una o más metas) Construir modelos del ambiente (mapas) Localizarse en el mundo (en el mapa) Reconocer lugares y/o objetos Manipular objetos Cominicarse con otros agentes: computadoras, otros robots, personas


“Inteligencia” Modelos del ambiente: mapa Un mapa es una representación del espacio que indica los lugares libres y ocupados que ayudan a navegar al robot, y posiblemente objetos y lugares específicos (marcas) Tipos de mapas: Decomposición espacial Representaciones geométricas Representaciones topológicas


“Inteligencia” Ejemplos de integración sensorial, construcción de mapas y navegación Mapas de celdas probabilísticos


“Inteligencia” Ejemplo de robot construyendo un mapa


Comunicación En diversas aplicaciones es necesario que el robot se comunique con otros agentes Tipos de comunicación: Telecontrol: programación y control a distancia Coordinación: comunicación con robots u otras máquinas para realizar tareas conjuntas Interacción humano-robot: comunicación con personas para recibir comandos o dar información


Comunicación Ejemplo de telecontrol via Internet Servidor Robot móvil Observador Internet


Comunicación Ejemplo de comandos gestuales


Áreas del conocimiento Ingeniería mecánica Ingeniería eléctrica / electrónica Control Computación Inteligencia artificial Matemáticas Psicología, zoología, neurociencias

Leer más: http://www.monografias.com/trabajos102/robotica-inteligente-i/robotica-inteligente-i.shtml#ixzz49OubF5H3

Caracteristicas de la Robotica

CARACTERÍSTICAS:

• Grados de Libertad: es el número de parámetros que es preciso conocer para determinar la posición del robot, es decir, los movimientos básicos independientes que posicionan a los elementos del robot en el espacio. En los robots industriales se consideran 6º de libertad: tres de ellos para definir la posición en el espacio y los otros tres para orientar la herramienta.

• Precisión: en la continua repetición del posicionamiento de la mano de sujeción de un robot industrial se establece un mínimo de precisión aceptable de 0,3mm, aunque es factible alcanzar precisiones de 0,05mm.

• Capacidad de carga: es el peso en Kilogramos (generalmente) que el robot puede manipular. Si son pesos muy elevados se utilizarán mecanismos hidráulicos.

• Sistemas de coordenadas para los movimientos del robot: son los movimientos y posiciones que se pueden especificar en coordenadas cartesianas, cilíndricas y polares.

• Cartesianas: x,y,z.

• Cilíndricas: isométrico, caballera...

• Polares:

• Programación: puede ser manual, de aprendizaje (directa o mediante maqueta), punto a punto y contínua.

Aprendizaje directo: se introduce la programación directamente.

Maqueta: aprende de los movimientos realizados por un operario. (comportamiento tipo “macro”)

Contínua: se pueden incluir funciones, por ejemplo la función de la elipse para un recorrido que sea elíptico.

Punto a Punto: Se colocan en una tabla todas las coordenadas punto a punto por las que va a pasar el robot.

Manual: se maneja el robot directamente, eligiendo las funciones. Se pueden pasar parámetros. No se puede reprogramar.

PROPIEDADES características de los robots

• Versatilidad:

Potencialidad estructural de ejecutar tareas diversas y/o ejecutar una misma tarea de forma diversa. Esto impone al robot una estructura mecánica de geometría variable.

• Autoadaptabilidad al entorno:

Significa que un robot debe, por sí solo, alcanzar su objetivo(ejecutar su tarea) a pesar de las perturbaciones imprevistas del entorno a lo largo de la ejecución de su tarea. Esto supone que el robot sea consciente de su entorno y que por lo tanto posea sentidos artificiales.

el robot y su funcionamiento

Un robot operacional puede estar constituido por cuatro entidades unidas entre sí(ver anexo no.4 Descripción de un robot en funcionamiento):

Sistema mecánico articulado dotado de sus motores(eléctricos, hidráulicos o neumáticos) que arrastran a las articulaciones del robot mediante las transmisiones(cables, cintas, correas con muescas). Para conocer en todo instante la posición de las articulaciones se recurre a los captadores(codificadores ópticos) que se denominan propioceptivos. Estos dan el valor a las articulaciones, que no es más que la configuración o el estado del robot.

El entorno es el universo en que está sumergida la primera entidad. Si los robots están sobre un puesto fijo se reduce al espacio alcanzable por el robot. En él el robot puede encontrar obstáculos que ha de evitar y objetos de interés, o sea los objetos con los que tiene que actuar. Por todo esto existe interacción entre la parte física y el entorno. Mediante los captadores exteroceptivos(cámaras, detectores de fuerzas, detectores de proximidad, captadores táctiles) se toman informaciones sobre el entorno.

Las tareas a realizar es el trabajo que se desea que haga el robot. La descripción de estas tareas se hace mediante lenguajes que pueden ser a través de los gestos, en el que se le enseña al robot lo que se debe hacer; orales, se le habla; por escrito en el que se le escriben las instrucciones en un lenguaje compatible con el robot.

El cerebro del robot es el órgano de tratamiento de la información. Este puede ser desde un autómata programable para los menos avanzados hasta un miniordenor numérico o microprocesador para los más avanzados. El cerebro, es el que tiene el papel principal, contiene en sus memorias:

• Un modelo del robot físico: las señales de excitación de los accionadores y los desplazamientos que son consecuencia de ellas.
• Un modelo del entorno: descripción de lo que se encuentra en el espacio que puede alcanzar.
• Programas: permite comprender las tareas que se le pide que realice. 
• Algoritmos de control.
• Campos de la robótica
  El campo de la robótica es muy amplio, así por ejemplo la vemos ligada a la esfera productiva, a la investigación científica, a la medicina. De acuerdo a su uso y aplicación estos tienen diversas características.
  En la producción los robot se destacan por traer consigo una disminución de la mano de obra; además ayuda a una mayor calidad del producto acabado, a la rapidez de la producción. Casi siempre, en la industria, los robot se unen a otras máquinas aportando mayor eficiencia en la producción.(Ver anexo no1 Robot Industrial)
  En la esfera científica, muchos de ellos son utilizados para hacer investigaciones en el campo donde el hombre se le hace difícil ir, tal vez por un medio hostil o tal vez demasiado peligroso: submarino, espacial, irradiado por centrales nucleares(Ver anexo no2 Robot para Investigaciones Científicas). Así se han diseñado dos tipos de robot de acuerdo a su misión y a su sentido de operacionalidad:
  • Robot autónomo: Se le programa su misión, casi siempre con trabajos sencillos y sin necesidad de reflexionar, de comprender su entorno.
  • Teleoperación o telepresencia: Esta máquina está controlada a distancia por un puesto maestro monitoreado por el operador(hombre).
  En el campo de la medicina, o bien podríamos llamarle asistencia individual se destacan por la ayuda en la asistencia médica de personas paralíticas, personas con partes del cuerpo amputadas(Ver anexo no1 Robot en el campo de la medicina). La robótica entonces cubre campos como:
  • Prótesis: creación de manos y piernas artificiales.
  • Órtesis: estructuras rígidas motorizadas que se ponen alrededor del miembro paralizado y lo arrastran en su movimiento.
  • Telétesis: destinadas a los paralíticos de los cuatro miembros(tetrapléjicos) y son robots que el afectado controla a distancia a partir de las zonas de motrocidad voluntaria que haya podido conservar(por ejemplo: la lengua, los músculos de los ojos).
  Desarrollo
  El lenguaje siempre ha sido una vía eficaz de comunicación, las relaciones robótica-hombre también utilizan estos mecanismos para una comunicación eficaz. Entre las formas que existen de comunicación con los robots se encuentran:
  • Reconocimiento de palabras separadas: actualmente este sistema es bastante primitivo y suelen depender de quien hablan. Estos sistemas pueden reconocer un conjunto de palabras concretas de un vocabulario muy limitado.
  • Enseñanza y repetición: es la más comúnmente utilizada en los robots industriales. Implica el enseñar al robot todos los movimientos que necesita realizar. Normalmente la enseñanza se lleva atendiendo a los siguientes pasos:
  • Dirigiendo al robot con un movimiento lento utilizando el control manual(joystick, conjunto de botones, uno para cada movimiento, o un sistema de manipulación maestro esclavo) para realizar la tarea completa y grabando los ángulos del movimiento del robot en los lugares adecuados para que vuelva a repetir el movimiento.
  • Reproduciendo y repitiendo el movimiento enseñado.
  • Si el movimiento enseñado es correcto, entonces se hace funcionar al robot a la velocidad correcta en el modo repetitivo.
• Lenguajes de programación de alto nivel: suministran una solución más general en la comunicación hombre-robot. Los lenguajes clásicos(FORTRAN, BASIC, PASCAL) no disponen de los comandos e instrucciones específicas que se necesitan para la programación en la robótica. Hasta ahora los lenguajes utilizados han sido diseñados para un modelo específico de manipulador, una tarea concreta, por lo que en estos momentos no existe ningún lenguaje universal.
• PROGRAMACIÓN GESTUAL o directa
  Es en este tipo de programación donde el propio brazo interviene en el trazado del camino y en las acciones a desarrollar en la tarea de la aplicación; lo que determina la programación "on-line". Esta está dividida en dos clases:
  • Programación por aprendizaje directo: El punto final del brazo se traslada con ayuda de un dispositivo especial colocado en su muñeca, o utilizando un brazo maestro o maniquí, sobre el que se efectúan los desplazamientos que, tras ser memorizados, serán repetidos por el manipulador. Esta programación tiene pocas posibilidades de edición ya que para generar una trayectoria continua, es preciso almacenar o definir una gran cantidad de puntos, cuya reducción origina discontinuidades.
  • Programación mediante un dispositivo de enseñanza: Consiste en determinar las acciones y movimientos del brazo manipulador, a través de un elemento especial para este cometido. En este caso, las operaciones ordenadas se sincronizan para conformar el programa de trabajo. Los dispositivos de enseñanza modernos permiten generar funciones auxiliares, además del control de los movimientos:
  - Selección de velocidades
  - Generación de retardos
  - Señalización del estado de los sensores
  - Borrado y modificación de los puntos de trabajo
  - Funciones especiales
  Estos programación tiene como característica común que el usuario no necesita conocer ningún lenguaje de programación, simplemente debe habituarse al empleo de los elementos que constituyen el dispositivo de enseñanza. De esta forma, se pueden editar programas, aunque como es lógico, muy simples. Los lenguajes de programación gestual, además de necesitar al propio robot en la confección del programa, carecen de adaptabilidad en tiempo real con el entorno y no pueden tratar, con facilidad, interacciones de emergencia.
  PROGRAMACIÓN TEXTUAL
  El programa queda constituido por un texto de instrucciones o sentencias, cuya confección no requiere de la intervención del robot; es decir, se efectúan "off-line". Con este tipo de programación, el operador no define, prácticamente, las acciones del brazo manipulado, sino que se calculan, en el programa, mediante el empleo de las instrucciones textuales adecuadas.
  En una aplicación tal como el ensamblaje de piezas, en la que se requiere una gran precisión, los posicionamientos seleccionados mediante la programación gestual no son suficientes, debiendo ser sustituidos por cálculos más perfectos y por una comunicación con el entorno que rodea al sistema. En esta la posibilidad de edición es total. El robot debe intervenir, sólo, en la puesta a punto final.
  Según las características del lenguaje, pueden confeccionarse programas de trabajo complejos, con inclusión de saltos condicionales, empleo de bases de datos, posibilidad de creación de módulos operativos intercambiables, capacidad de adaptación a las condiciones del mundo exterior, etc.
  Esta programación textual está dividida en dos grandes grupos de diferencias marcadas:
  • Programación textual explícita.
  • Programación textual especificativa.
  Programación textual explícita
  En la programación textual explícita, el programa consta de una secuencia de órdenes o instrucciones concretas, que van definiendo con rigor las operaciones necesarias para llevar a cabo la aplicación. Se puede decir que la programación explícita engloba a los lenguajes que definen los movimientos punto por punto, similares a los de la programación gestual, pero bajo la forma de un lenguaje formal. Con este tipo de programación, la labor del tratamiento de las situaciones anormales, colisiones, etc., queda a cargo del programador.
  Dentro de la programación explícita, hay dos niveles:
• Nivel de movimiento elemental que comprende los lenguajes dirigidos a controlar los movimientos del brazo manipulador. Existen dos tipos:
• Articular, cuando el lenguaje se dirige al control de los movimientos de las diversas articulaciones del brazo.
• Cartesiano, cuando el lenguaje define los movimientos relacionados con el sistema de manufactura, es decir, los del punto final del trabajo (TCP).
Los lenguajes del tipo cartesiano utilizan transformaciones homogéneas, lo que hace que se independice a la programación del modelo particular del robot, puesto que un programa confeccionado para uno, en coordenadas cartesianas, puede utilizarse en otro, con diferentes coordenadas, mediante el sistema de transformación correspondiente.
Por el contrario, los lenguajes del tipo articular indican los incrementos angulares de las articulaciones. Aunque esta acción es bastante simple para motores de paso a paso y corriente continua, al no tener una referencia general de la posición de las articulaciones con relación al entorno, es difícil relacionar al sistema con piezas móviles, obstáculos, cámaras de TV, etc.
• Nivel estructurado, el que intenta introducir relaciones entre el objeto y el sistema del robot, para que los lenguajes se desarrollen sobre una estructura formal.
Se puede decir que los lenguajes correspondientes a este tipo de programación adoptan la filosofía del PASCAL. Describen objetos y transformaciones con objetos, disponiendo, muchos de ellos, de una estructura de datos arborescente.
El uso de lenguajes con programación explícita estructurada aumenta la comprensión del programa, reduce el tiempo de edición y simplifica las acciones encaminadas a la consecución de tareas determinadas.
En los lenguajes estructurados, es típico el empleo de las transformaciones de coordenadas, que exigen un cierto nivel de conocimientos. Por este motivo dichos lenguajes no son populares hoy en día.
Programación textual especificativa
La programación textual explícita es una programación del tipo no procesal, en la que el usuario describe las especificaciones de los productos mediante una modelización, al igual que las tareas que hay que realizar sobre ellos.
El sistema informático para la programación textual especificativa ha de disponer del modelo del universo(actualmente, los modelos del universo son del tipo geométrico, no físico), o mundo donde se encuentra el robot. Este modelo será, normalmente, una base de datos más o menos compleja, según la clase de aplicación, pero que requiere, siempre , computadoras potentes para el procesado de una abundante información. El trabajo de la programación consistirá, simplemente, en la descripción de las tareas a realizar, lo que supone poder llevar a cabo trabajos complicados.
lenguajes de PROGRAMACIÓN
A continuación se realiza una descripción de los lenguajes de programación más usados en la robótica.
GESTUAL PUNTO A PUNTO
Se aplican con el robot "in situ", recordando a las normas de funcionamiento de un magnetófono doméstico, ya que disponen de unas instrucciones similares: PLAY (reproducir), RECORD (grabar), FF (adelantar), FR (atrasar), PAUSE, STOP, etc. Además, puede disponer de instrucciones auxiliares, como INSERT (insertar un punto o una operación de trabajo) y DELETE (borrar). Este manipulador en línea funciona como un digitalizador de posiciones.
Los lenguajes más conocidos en programación gestual punto a punto son el FUNKY, creado por IBM para uno de sus robots, y el T3, original de CINCINNATI MILACROM para su robot T3. Los movimientos pueden tener lugar en sistemas de coordenadas cartesianas, cilíndricas o de unión, siendo posible insertar y borrar las instrucciones que se desee. Es posible, también, implementar funciones relacionadas con sensores externos, así como revisar el programa paso a paso, hacia delante y hacia atrás.
En el lenguaje FUNKY se usa un mando del tipo "joystick", que dispone de un comando especial para centrar a la pinza sobre el objeto para el control de los movimientos, mientras que el T3 dispone de un dispositivo de enseñanza ("teach pendant").
El procesador usado en T3 es el AMD 2900 ("bit slice"), mientras que en el FUNKY está constituido por el IBM SYSTEM-7.