Fundamentos de la robótica: componentes, sensores, control y actuadores

¿Qué es un robot y cuáles son sus características?

Un robot es una máquina que realiza acciones en respuesta a su entorno, ya sea de forma programable o no programable.

Características principales

Las funciones esenciales de un robot incluyen:

• Detectar las condiciones cambiantes del entorno mediante el uso de sensores.
• Analizar los datos obtenidos.
• Tomar decisiones y actuar sobre el entorno.
• Capacidad de ser programables.

Componentes de un robot

La estructura de un robot es el conjunto de elementos mecánicos que le dan forma y soportan los demás elementos que lo componen.

Sensores: El vínculo con el entorno

Los sensores son los encargados de recoger la información del entorno y enviarla al sistema de control para su procesamiento. Existen dos tipos principales:

• Externos: Sirven para tomar datos del entorno del robot, como detectar objetos (finales de carrera, sensores infrarrojos, etc.).
• Internos: Se utilizan para controlar el propio funcionamiento del robot, como la velocidad de los motores o la posición de los elementos móviles, entre otros.

Sistemas de control

Se encargan de analizar la información que les mandan los sensores, tomar decisiones y dar las órdenes para que las realicen los actuadores. Pueden realizarse de dos formas:

• Mediante un circuito electrónico programable: Este sistema de control permite construir pequeños robots móviles sin necesidad de cables de conexión con un ordenador.
• Por un ordenador: Es el método más utilizado en máquinas que no realizan desplazamientos, ya que la conexión por cable con el ordenador dificultaría su movilidad.

Actuadores y sistemas de movimiento

Los actuadores permiten que el robot ejecute sus movimientos. Se clasifican según su fuente de energía:

Actuadores eléctricos

Utilizan la energía eléctrica para que el robot ejecute sus movimientos. Se emplean para robots de tamaño mediano que no requieren tanta velocidad ni potencia como los robots diseñados para funcionar con impulsión hidráulica.

• Motores eléctricos de corriente continua: Se utilizan para proporcionar movimientos giratorios en los que no se requiere mucha precisión.
• Motores paso a paso: Permiten controlar de forma precisa el ángulo de giro del motor, haciendo que este se coloque en una posición determinada.

Actuadores hidráulicos y neumáticos

Son los cilindros y los motores hidráulicos y neumáticos. Estos sistemas proporcionan movimiento mediante un fluido:

• Sistema de impulsión hidráulica: Utiliza un fluido, generalmente aceite.
• Sistema neumático: Se comprime el aire abastecido por un compresor, el cual viaja a través de mangueras hasta los pistones actuadores.

Actuadores electromagnéticos

Son los solenoides, formados por una bobina de hilo de cobre esmaltado en cuyo interior se mueve un núcleo de hierro cuando se hace circular una corriente por el bobinado. Con los solenoides se consiguen movimientos lineales cortos y se pueden utilizar para enclavar o liberar determinadas partes móviles de la máquina.

Pinzas y herramientas

Llevan algún dispositivo que se une a la muñeca del robot para realizar una tarea determinada. Se pueden dividir en dos tipos:

• Pinzas: Diseñadas para la manipulación, transporte y unión de objetos.
• Herramientas: Cada una de ellas diseñada para una función específica (soldadores, sierras, pistolas de pintura, etc.).