Evolución de la automatización industrial: fases, sensores y sistemas de control

Automatización

Automatización

Fases de la automatización

• 1.ª Fase: Mecanización: Obtención de piezas mediante herramientas y máquinas-herramienta (taladro, cepillo, fresadora, torno…).
• 2.ª Fase: Automatización: La máquina puede trabajar sin necesidad de un control permanente por parte del usuario una vez que se ha puesto en marcha.
• 3.ª Fase: Robotización: Una máquina inteligente que sabe tomar decisiones y actuar de forma diferente ante situaciones distintas. Los robots pueden ser reprogramados y un mismo robot puede realizar tareas diversas según convenga.

Sistemas de control

Un sistema de control es un conjunto de elementos que actúan juntos para realizar una función. En un robot podemos observar diferentes comportamientos según las circunstancias.

A la información que recibe el sistema del exterior se le denomina entrada (o input). A las condiciones que existen en el exterior después de la actuación (o no actuación) se le denomina salida (o output).

Tipos de sistemas de control

• Sistemas de lazo abierto: Son automatismos cuya capacidad de toma de decisiones "inteligentes" es nula. Son más baratos y más sencillos de diseñar y construir.
• Sistemas de lazo cerrado: El sistema es más flexible y capaz de reaccionar si el resultado que está obteniendo no es el esperado; incorporan realimentación para ajustar su comportamiento.

Sensores

Los datos de entrada y de realimentación de los sistemas de control se introducen mediante dispositivos (normalmente electrónicos) denominados sensores. El sensor traduce la información que le llega del exterior en un impulso eléctrico, bien analógico, bien digital, que puede ser analizado y procesado por la unidad de control del sistema.

Tipos de sensores

• De contacto: Detectan el final del recorrido o la posición límite de componentes mecánicos (finales de carrera).
• Ópticos: Detectan la presencia de una persona u objeto que interrumpe el haz de luz que llega al sensor (ej.: fotocélulas o LDR).
• Térmicos: Los termistores son los principales sensores de temperatura. Son resistencias cuyo valor aumenta o disminuye con la temperatura.
• De humedad: Se basan en que el agua no es un material aislante como el aire, sino que presenta una conductividad eléctrica.
• Magnéticos: Detectan los campos magnéticos provocados por imanes o corrientes eléctricas (p. ej., Reed). El interruptor Reed puede sustituir a los finales de carrera para detectar la posición de un elemento móvil.
• De infrarrojos: Existen diodos capaces de emitir luz infrarroja y detectores (transistores o fotodiodos) sensibles a este tipo de ondas, que captan las emisiones de dichos diodos.

Arquitectura de un robot

La arquitectura básica de un robot incluye los siguientes elementos:

• Sensores: Se encargan de suministrar los datos de entrada y/o realimentación del sistema.
• Unidad de control: Procesa la información que proporcionan los sensores y toma decisiones de acuerdo con dicha información (CPU).
• Actuadores: Elementos que ejecutan las órdenes de la unidad de control. Pueden ser eléctricos, mecánicos, hidráulicos o neumáticos.

Aplicaciones

Algunas aplicaciones típicas de los robots en la industria son:

• Soldadura.
• Aplicación de pintura, esmalte y adhesivos.
• Operaciones de corte: tornos, fresadoras, taladros…
• Plantas nucleares: zonas sometidas a radiación.
• Movimiento de piezas: colocar las piezas o los materiales en plataformas.
• Montaje y ensamblado: trabajos que requieren gran precisión.

Tipos de robot según su estructura

• Poliarticulado: No puede desplazarse. Tiene movilidad en los terminales, con articulaciones que recuerdan a brazos humanos. Es el más utilizado en la industria.
• Móviles: Incorporan una plataforma motorizada que les permite moverse y sortear obstáculos.
• Androides: Imitan la forma, el aspecto y la movilidad humana. Tienen poca aplicación práctica actualmente.
• Zoomorfos: Imitan o recuerdan la forma de algún animal. Se pueden desplazar por terrenos irregulares y tienen aplicaciones en rescate, exploración u observación.

Control por ordenador

Para controlar un robot por ordenador normalmente es suficiente con una tarjeta controladora conectada al ordenador que hace de interfaz entre éste y el sistema automático o el robot, y un software instalado en el ordenador capaz de controlar la tarjeta y, con ello, el robot.

Tarjetas controladoras

Las tarjetas controladoras sirven de enlace entre el ordenador y el sistema a controlar (o el robot). Reciben las instrucciones del ordenador en forma digital y deben convertirlas en señales, normalmente analógicas, comprensibles para el robot; y viceversa. Estas tarjetas disponen de una serie de entradas y una serie de salidas y suelen necesitar su propia fuente de alimentación.