Robotica

 
  ¿Que son los robots autónomos? 

La rebotica inteligente autónoma es un enorme campo de estudio multidisciplinario, que se apoya esencialmente sobre la ingeniería y las ciencias.  Se refiere a sistemas automáticos de alta complejidad que presentan una estructura mecánica articulada gobernada por un sistema de control electrónico y características de autonomía fiabilidad, versatilidad y movilidad. En esencia, los “robots inteligentes autónomos” son sistemas dinámicos que consisten en un controlador electrónico acoplado a un cuerpo mecánico. Así, estas máquinas necesitan de adecuados sistemas sensoriales, de una precisa estructura mecánica adaptable de complejos sistemas efectores y sofisticados sistemas de control para realizar acciones correctivas cuando sea necesario 

Pragmáticamente es un robot  con alto grado de autonomía lo que es particularmente deseable en campos como la exploración espacial, tratamiento de aguas residuales y tareas que puedan resultar pesadas o tediosas para las personas, como la limpieza del suelo o cortar el césped. 

Un robot completamente autónomo tiene la capacidad de: 

1. Obtener información acerca del medio ambiente. 
2. El trabajo durante un periodo determinado sin intervención humana. 
3. Moverse todo o parte si mismo atraves de un entorno operativo sin ayuda humana.
4. Evitar situaciones que son perjudiciales para las personas , los vienes de si mismos.
5.  Poder aprender o adquirir nuevos conocimientos,como el ajuste de nuevos métodos para el cumplimiento de tareas.

 Utilidad de los robots autónomos: 

Ademas de labores industriales,como bien realizado desde su origen,los robots pueden facilitar el trabajo de los seres humanos en cualquier ámbito. Un buen ejemplo de su potencial es el proyecto Robauco en el que 8 universidades y centros de investigación de todo el país, entre ellos la Fundación Cartif de Valladolid, han desarrollado robots capaces de cooperar con equipos de rescate de emergencia.

 Como recuerda Salvador Domínguez, uno de los ingenieros de Cartif que trabaja en el proyecto, para los equipos de socorro es vital una valoración de la situación de emergencia antes de desplegar el personal. En caso de una fuga de gas tóxico, por ejemplo, los robots pueden ser de gran utilidad para recabar información útil como la concentración de gases existente, la localización de la fuga, las posibles víctimas, la situación de los accesos o el peligro de derrumbe, de modo que se garantice la integridad de los rescatadores.

Los dos robots creados en el marco del proyecto, uno especialmente diseñado para exteriores y otro para interiores, son capaces de recopilar todos estos datos. Cartif ha desarrollado el de exteriores, llamado Rodolfo, que puede desenvolverse por terrenos agrestes gracias a sus seis ruedas tractoras. Asimismo, está dotado de diversos sistemas para obtener información del medio como un escáner 3D, cámaras con zum, un sensor térmico y dispositivos sensoriales para que el robot “acceda de manera autónoma al entorno siempre que sea posible” o, en su caso, a través “de un teleoperador”, explica Domínguez.

Uno de los accesorios más interesantes es el dispositivo de captura de datos tridimensionales, lo que permite obtener un modelo 3D del entorno del robot. A la hora de determinar los accesos, esta información “sirve de más ayuda que una imagen plana, porque puede ser que en la apertura al lugar donde está el peligro no haya visibilidad con las cámaras”. Del mismo modo, los sensores térmicos se emplean para localizar “focos calientes”, como puede ser un cuerpo humano con vida, una información clave en este tipo de situaciones. 

                                 Transductores: 

Un transductor es un dispositivo capaz de transformar o convertir una determinada manifestación de energía  de entrada, en otra diferente a la salida, pero de valor muy pequeños en términos relativos con respecto a un generador.

El nombre del transductor ya nos indica cual es la transformación que realiza (por ejemplo electromecánica, transforma una señal eléctrica en mecánica o viceversa). Es un dispositivo usado principalmente en la industria, en la medicina interna, en la agricultura, en robotica, en aeronáutica para obtener la información de entornos físicos y químicos y conseguir (a partir de esta información) señales o impulsos eléctricos o viceversa. Los transductores siempre consumen cierta cantidad de energía por lo que la señal medida resulta atenuada. 

                                                                    

                                         Ejemplos:                              

                                         

• Un micrófono es un traductor de sonido que convierte la energía acústica (vibraciones sonoras: oscilaciones en la presión del aire) en energía eléctrica (variaciones de voltaje).
• Un altavoz también es un traductor de sonido, pero sigue el camino contrario. Un altavoz transforma la corriente eléctrica en vibraciones sonoras.
• Una cámara digital es un traductor fotoeléctrico  que convierte la energía lumínica transportada por los fotones en corriente eléctrica.
• Una pantalla de computadora es también un traductor fotoeléctrico , aunque inverso al anterior. Ésta transforma la corriente eléctrica en energía lumínica a través de una matriz de puntos luminosos independientes.
• Los teclados comunes que transforman el impulso de los dedos sobre las membranas y éstas generan el código de la tecla presionada.
• El sistema de alarma de un automóvil , el cual transforma los cambios de presión dentro del vehículo a la activación de dicha alarma. Algunas de estas son tersmitores, , etc.
• Un ventilador, que convierte la energía eléctrica en energía mecánica (movimiento del aspa del ventilador).
• Una estufa domestica, transformando la energía eléctrica en térmica. 

                        Acondicionamiento de señal 

 La señal de salida del sensor de un sistema de medición en general se debe procesar de una forma adecuada para la siguiente etapa de la operación. La señal puede ser, por ejemplo, demasiado pequeña, y sería necesario amplificarla; podría contener interferencias que eliminar; ser no lineal y requerir su linealización; ser analógica y requerir su digitalización; ser digital y convertirla en analógica; ser un cambio en el valor de la resistencia, y convertirla a un cambio en corriente; consistir en un cambio de voltaje y convertirla en un cambio de corriente de magnitud adecuada, etcétera. A todas estas modificaciones se les designa en general con el término acondicionamiento de señal. Por ejemplo, la salida de un termopar es un pequeño voltaje de unos cuantos milivolts. Por lo tanto, es necesario utilizar un módulo acondicionador de señal para modificar dicha salida y convertirla en una señal de corriente de tamaño adecuado, contar con un medio para rechazar ruido, lograr una linealización, y una compensación por unión fría (es decir, la compensación cuando la unión fría no está a 0 °C). 

                                          

                               Micro-controladores 

                                           

La situación actual en el campo de los microcontroladores se ha producido gracias al desarrollo de la tecnología de fabricación de los circuitos integrados. Este desarrollo ha permitido construir las centenas de miles de transistores en un chip. Esto fue una condición previa para la fabricación de un microprocesador. Las primeras microcomputadoras se fabricaron al añadirles periféricos externos, tales como memoria, líneas de entrada/salida, temporizadores u otros. El incremento posterior de la densidad de integración permitió crear un circuito integrado que contenía tanto al procesador como periféricos. Así es cómo fue desarrollada la primera microcomputadora en un solo chip, denominada más tarde microcontrolador.  

Los principiantes en electrónica creen que un micro controlador es igual a un microprocesador. Esto no es cierto. Difieren uno del otro en muchos sentidos. La primera y la más importante diferencia es su funcionalidad. Para utilizar al microprocesador en una aplicación real, se debe de conectar con componentes tales como memoria o componentes buses de transmisión de datos. Aunque el microprocesador se considera una máquina de computación poderosa, no está preparado para la comunicación con los dispositivos periféricos que se le conectan. Para que el microprocesador se comunique con algún periférico, se deben utilizar los circuitos especiales. Así era en el principio y esta práctica sigue vigente en la actualidad. 

Por otro lado, al microcontrolador se le diseña de tal manera que tenga todas las componentes integradas en el mismo chip. No necesita de otros componentes especializados para su aplicación, porque todos los circuitos necesarios, que de otra manera correspondan a los periféricos, ya se encuentran incorporados. Así se ahorra tiempo y espacio necesario para construir un dispositivo. 

    ¿Que pueden hacer los microcontroladores? 

Para entender con más facilidad las razones del éxito tan grande de los microcontroladores, vamos a prestar atención al siguiente ejemplo. Hace unos 10 años, diseñar un dispositivo electrónico de control de un ascensor de un edificio de varios pisos era muy difícil, incluso para un equipo de expertos. ¿Ha pensado alguna vez en qué requisitos debe cumplir un simple ascensor? ¿Cómo lidiar con la situación cuando dos o más personas llaman al ascensor al mismo tiempo? ¿Cuál llamada tiene la prioridad? ¿Cómo solucionar las cuestiones de seguridad, de pérdida de electricidad, de fallos, de uso indebido? Lo que sucede después de resolver estos problemas básicos es un proceso meticuloso de diseñar los dispositivos adecuados utilizando un gran número de los chips especializados. Este proceso puede tardar semanas o meses, dependiendo de la complejidad del dispositivo. Cuando haya terminado el proceso, llega la hora de diseñar una placa de circuito impreso y de montar el dispositivo.¡Un dispositivo enorme! Es otro trabajo difícil y tardado. Por último, cuando todo está terminado y probado adecuadamente, pasamos al momento crucial y es cuando uno se concentra, respira profundamente y enciende la fuente de alimentación.

Esto suele ser el punto en el que la fiesta se convierte en un verdadero trabajo puesto que los dispositivos electrónicos casi nunca funcionan apropiadamente desde el inicio. Prepárese para muchas noches sin dormir, correcciones, mejoras... y no se olvide de que todavía estamos hablando de cómo poner en marcha un simple ascensor.

Cuando el dispositivo finalmente empiece a funcionar perfectamente y todo el mundo esté satisfecho, y le paguen por el trabajo que ha hecho, muchas compañías de desarrollo estarán interesadas en su trabajo. Por supuesto, si tiene suerte, cada día le traerá una oferta de trabajo de un nuevo inversionista. Sin embargo, si lo requieren para trabajar en el control de los elevadores de un nuevo edificio que tiene cuatro pisos más de los que ya maneja su sistema de control. ¿Sabe cómo proceder? ¿Cree acaso que se pueden controlar las demandas de sus clientes? Pensamos que usted va a construir un dispositivo universal que se puede utilizar en los edificios de 4 a 40 pisos, una obra maestra de electrónica. Bueno, incluso si usted consigue construir una joya electrónica, su inversionista le esperará delante de la puerta pidiendo una cámara en el ascensor o una música relajante en caso de fallo de ascensor. O un ascensor con dos puertas. 

Autor: Pérez Carlos Ángel Manuel n°: 28