Sistemas de control y robots: funcionamiento, componentes y tipos

Robot y sistemas de control

Robot. En general, un robot es una máquina capaz de realizar una acción o un trabajo de forma automática, pudiendo adaptar su actividad en función de la información que percibe de su entorno.

Sistemas de control y robots. Por tanto, un sistema de control de temperatura es un automatismo que se ajusta a la definición de robot. Un robot no es más que un sistema de control: se comporta como un automatismo que capta información de su entorno y, en función de los datos que recibe, realiza alguna acción como respuesta.

3. Introducción a los sistemas de control

Los sistemas de control (también llamados automatismos) son sistemas capaces de captar información de su entorno (luz, temperatura, contacto, presencia, humedad, presión, velocidad, etc.) y, en función de los datos que reciben, realizar alguna acción.

3.1. Funcionamiento de un sistema de control

Tomando el detector de oscuridad como ejemplo de sistema de control, vamos a estudiar el funcionamiento y los componentes típicos de un sistema de control.

Funcionamiento de un sistema de control:

1. Los sistemas de control captan una condición del entorno (luz) mediante algún sensor (LDR). Este sensor convierte la magnitud captada en una señal eléctrica (señal de entrada).
2. La señal de entrada se compara con una referencia (ajustada por el potenciómetro) que sirve como umbral (nivel de iluminación que desencadena la acción). En este caso, el comparador es el transistor.
3. La comparación genera una señal que interpreta el elemento de control (relé), que controla la activación del actuador (encendido de la bombilla).

3.2. Componentes de un sistema de control

Sensor. El sensor (LDR en este ejemplo) se encarga de captar alguna magnitud del entorno (luz, temperatura, presencia, presión, etc.) para transformarla en una señal eléctrica (señal de entrada).

Referencia. Es el valor fijado para ser comparado con la señal de entrada (también se denomina señal de referencia o punto de ajuste). En este ejemplo, la referencia la fija el potenciómetro.

Elementos de control

• Comparador: Compara la señal de entrada con la referencia. Permite determinar si la señal de entrada supera el umbral o referencia fijado (en este caso, el comparador es el transistor).
• Controlador: Permite controlar la activación o desactivación del actuador en función de la señal de control obtenida mediante la comparación de la señal de entrada con la señal de referencia. En este sistema de control, el controlador es el relé.

Actuador. Elemento que actúa, es decir, que realiza la acción (en este ejemplo, la bombilla) y corrige la variable controlada (luz, iluminación).

Variable controlada. Magnitud del entorno monitorizada y controlada por el sistema de control para actuar en función de su valor (luz, iluminación).

Realimentación. Vigilancia continuada de la variable controlada por parte del sensor para poder detectar cualquier cambio.

4. Tipos de sistemas de control

Una vez estudiados los sistemas de control, cómo funcionan y qué elementos los componen, se pueden distinguir dos tipos de sistemas de control:

• Sistemas de control en lazo abierto: No presentan realimentación, es decir, no evalúan el valor de una variable controlada.
• Sistemas de control en lazo cerrado: Utilizan la realimentación, es decir, monitorizan y evalúan constantemente el valor de la variable controlada.

4.1. Sistemas de control en lazo abierto

Son sistemas que no monitorizan la variable controlada, por lo que no requieren sensor. No modifican su funcionamiento en función de las condiciones del entorno: siguen una secuencia de operación prefijada.

4.2. Sistemas de control en lazo cerrado

Son sistemas que vigilan permanentemente la variable controlada y actúan en función de un posible cambio en dicha variable. Requieren obligatoriamente de un sensor para poder controlar la variable controlada y modifican su funcionamiento en función de la información recogida por los sensores. Todos los ejemplos vistos hasta ahora (como el detector de oscuridad) eran sistemas en lazo cerrado.