Fundamentos Esenciales de Robótica y Automatización: Conceptos y Componentes

Conceptos Fundamentales de Robótica y Automatización

Automatismo

Es un mecanismo o máquina que realiza una tarea concreta, cuyo funcionamiento no se puede modificar.

Robot

Es una máquina automática programable, capaz de captar información de su entorno, procesarla y actuar en consecuencia.

Tarjeta Controladora

Es un circuito electrónico que sirve de interfaz entre el ordenador y los dispositivos a controlar, adaptando las señales de entrada y salida (sensor de luz, motor).

Microcontrolador

Es un circuito integrado programable que reúne en un solo chip todas las funcionalidades básicas de un ordenador.

Componentes Clave de un Sistema Robótico

• Sensores: Detectan el entorno.
• Actuadores: Ejecutan movimientos.
• Controlador: Procesa datos y toma decisiones.
• Alimentación: Proporciona energía al sistema.

Sistemas de Control

Sistema de Lazo Abierto

No se tiene en cuenta la señal de salida en la acción de control (controlador, actuador).

Sistema de Lazo Cerrado

La señal se compara con la de entrada para corregir posibles errores y ajustar la acción de control al valor deseado (controlador, actuador, sensor).

Plataformas y Dispositivos Electrónicos

Arduino

Características principales: USB, pines de potencia, alimentación externa, botón de reset, 14 entradas y salidas digitales, PWM, LED de encendido, microcontrolador, 6 entradas analógicas.

Sensor

Es un dispositivo capaz de detectar magnitudes físicas o químicas y transformarlas en variables eléctricas.

Tipos de Sensores:

• LDR (Sensor de Intensidad Luminosa): Se utiliza para detectar la luz ambiental y actuar en función de su intensidad.
• Sensor de Ultrasonidos: Utiliza ondas sonoras de ultrasonidos para saber a qué distancia está un objeto.
• Sensor de Temperatura y Humedad: Dispositivo electrónico que mide la temperatura del ambiente y el nivel de humedad relativa del aire.
• Sensor de Movimiento o PIR: Detecta la radiación de infrarrojos emitida por los objetos o personas.
• Final de Carrera o de Recorrido: Actúa como un interruptor de seguridad o de control de posición.

Actuador

Es un dispositivo capaz de transformar energía eléctrica en la activación de un proceso con la finalidad de generar un efecto sobre un proceso automatizado.

Tipos de Actuadores:

• Diodo LED: Tienen polaridad, por lo cual han de conectarse correctamente el ánodo y el cátodo.
• Motor: Convierten la energía eléctrica en mecánica y provocan el giro de un eje.
• Servomotor: Son motores de CC de precisión que tienen en su interior un motor con reductora de velocidad y un pequeño circuito de control.
• Zumbador: Dispositivo que emite sonido.

LED

El LED tiene ánodo (+, pata larga) y cátodo (–, pata corta); se conecta con resistencia al positivo y el cátodo al negativo.

Protoboard

Es una placa que permite construir circuitos electrónicos sin necesidad de soldar. Funciona con filas y columnas internas conectadas que permiten unir componentes. Tiene líneas laterales para la alimentación (+ y –) y zonas centrales para colocar los componentes.

Tecnologías Emergentes

Inteligencia Artificial (IA)

Es la capacidad que tiene un sistema de imitar las funciones cognitivas de los humanos (ej: transporte).

Internet de las Cosas (IoT)

Hace referencia a la interconexión de dispositivos físicos a través de una red, de modo que todos ellos pueden ser visibles e interactuar.

Conceptos Adicionales

Pines

Los pines digitales solo manejan encendido o apagado, y los analógicos leen o envían valores variables.