Fundamentos de Robótica: Componentes, Sensores y Programación

Conceptos Fundamentales de Robótica

Definición de Robot

Un robot es una máquina controlada por ordenador y programada para moverse, manipular objetos y realizar trabajos, a la vez que interacciona con su entorno.

Partes Principales de un Robot

• Manipulador: Conjunto de elementos mecánicos que proporcionan el movimiento de la garra o efector final.
• Controlador: Es un computador que gobierna el funcionamiento de los órganos motrices y recoge información de los sensores.
• Elementos Motrices o Actuadores: Producen el movimiento de las articulaciones. Existen cuatro tipos principales: neumáticos, hidráulicos, mecánicos y eléctricos.
• Elemento Terminal: Es la garra que se acopla a la muñeca del manipulador y que será la encargada de materializar el trabajo previsto.
• Sensores de Información: Los robots tienen la capacidad de relacionarse con el entorno y tomar decisiones en tiempo real.

Tipos de Sensores

Los sensores son dispositivos que detectan y responden a estímulos físicos del entorno.

• Analógicos: La señal de salida es una señal analógica (continua).
• Digitales: La señal de salida es una señal digital (discreta).

Transductores en Robótica

Los transductores son dispositivos que transforman una magnitud física en otra, generalmente eléctrica.

Transductores de Velocidad

Para medir la velocidad de giro de un motor, se puede usar un dinamo tacométrico.

Transductores de Posición

Es el dispositivo más sencillo para medir el ángulo de giro de un determinado eje.

Tipos de Transductores de Posición:

• Encóderes Incrementales: Formados por un disco con franjas transparentes y opacas alternadas, dispuestas en sentido radial. Al girar el disco, el haz de luz del emisor atraviesa las franjas transparentes, de modo que el receptor, que se sitúa al otro lado, recibe impulsos de luz.
• Encóderes Absolutos: Permiten conocer la posición absoluta de un eje. Se diferencian de los anteriores en que el disco cuenta con varias pistas concéntricas con las franjas distribuidas siguiendo un código.

Realimentación del Sistema (Control de Lazo)

La realimentación es crucial para el control preciso de los sistemas robóticos.

• Lazo Abierto: Sin realimentación.
• Lazo Cerrado: Con realimentación.

Elementos de un Sistema de Control con Realimentación:

• Comparador o Detector de Error: Proporciona la diferencia entre la señal de entrada deseada y la señal realimentada.
• Regulador: Recibe la señal de error y genera la acción de control o mando como entrada al actuador.
• Actuador o Accionador: Es el elemento final de control que actúa sobre el proceso, según la señal de mando que reciba del regulador.
• Transductor: Transforma una magnitud física en otra, generalmente eléctrica.

Programación de Robots

Es la forma en que el usuario indica la secuencia de operaciones que debe realizar el robot para llevar a cabo una aplicación.

Control de Movimiento del Robot

El control de movimiento del robot puede ser:

• Punto a Punto: No se controla por dónde pasa el extremo del brazo en los puntos intermedios.
• De Trayectoria Continua: Se obliga al robot a seguir un cierto camino, generalmente en línea recta o tramos circulares.

Lenguajes de Programación de Robots

• Gestual: Consiste en guiar el brazo del robot directamente a lo largo de la trayectoria que debe seguir, de tal forma que los puntos del camino se graban en la memoria y luego se repiten. Utiliza un trabajo on-line.
• Textual: Las acciones que ha de realizar el brazo se especifican mediante las instrucciones de un lenguaje. En esta labor no participa la máquina (trabajo off-line).