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Antecedentes de los robots - Clasificación de los robots según la AFRI, Según su cronología, Según su arquitectura, COMPONENTES



ANTECEDENTES DE LOS ROBOTS
A continuación se presenta un cronograma de los avances de la robótica desde sus inicios.
* El inicio de la robótica actual puede fijarse en la industria textil del siglo XVIII, cuando Joseph Jacquard inventa en 1801 una maquina textil programable mediante tarjetas perforadas.
* En 1805, Henri Maillardert construyó una muñeca mecanica que era capaz de hacer dibujos.
* La palabra robot se empleó por primera vez en 1920 en una obra  de teatro llamada 'R.U.R.' o 'Los Robots Universales de  Rossum' escrita por el dramaturgo checo Karel Capek
* Isaac Asimov en 1939 acuña del término Robótica. También dio a las Tres Leyes de la Robótica.
* En 1948 R.C Goertz del Argonne National Laboratory desarrollo, con el objetivo de manipular elementos radioactivos sin riesgo para el operador, el primer telemanipulador.


* El primer robot móvil de la historia, pese a sus muy limitadas  capacidades, fue ELSIE (Electro-Light-Sensitive Internal-External), construido en Inglaterra en 1953. 
* En 1954, Devol diseña el primer robot programable y acuña el término 'autómata universal', que posteriormente recorta a Unimation.
* En 1959 e introdujo el primer robot comercial por Planet Corporation. estaba controlado por interruptores de fin de carrera.
* En 1960 e introdujo el primer robot 'Unimate'', basada en la transferencia de artic. programada de Devol. Utilizan los principios de control numérico para el control de manipulador y era un robot de transmisión hidraulica.
* En 1961 Un robot Unimate se instaló en laFord Motors Company para atender una maquina de fundición de troquel.
* En 1966 Trallfa, una firma noruega, construyó e instaló un robot de pintura por pulverización.
* En 1968 un robot móvil llamado 'Shakey'' se desarrolló en SRI (standford Research Institute), estaba provisto de una diversidad de sensores así como una camara de visión y sensores tactiles y podía desplazarse por el suelo.
* En 1971 El 'Standford Arm'', un pequeño brazo de robot de accionamiento eléctrico, se desarrolló en la Standford University.
* En 1972 se desarrolló en la universidad de Nottingham, Inglaterra, el SIRCH, un robot capaz de reconocer y orientar objetos en dos dimensiones. Este mismo año, la empresa japonesa Kawasaki instala su primera cadena de montaje automatizada en Nissan, Japón, usando robots suministrados por Unimation, Inc.


* En 1973 Se desarrolló en SRI el primer lenguaje de programación de robots.

* En 1975, Will y Grossman, en IBM, desarrollaron un manipulador controlado por computador con sensores de contacto y fuerza para montajes mecanicos. Este mismo año, el ingeniero mecanico estadounidense Victor Scheinman, cuando estudiaba la carrera en la Universidad de Stanford, California, desarrolló un manipulador polivalente realmente flexible conocido como Brazo Manipulador Universal Programable (PUMA, siglas en inglés). El PUMA era capaz de mover un objeto y colocarlo en cualquier orientación en un lugar deseado que estuviera a su alcance. El concepto basico multiarticulado del PUMA es la base de la mayoría de los robots actuales.
* En1976, estudios sobre el control dinamico llevados a cabo en los laboratorios Draper, Cambridge, permiten a los robots alinear piezas con movimientos laterales y rotacionales a la vez.
* En 1979 Japón introduce el robot SCARA (Selective Compliance Assembly Robot Arm), y la compañía italiana DEA (Digital Electric Automation), desarrolla el robot PRAGMA para la General Motors.
* En la década de los 80 se avanza en las técnicas de reconocimiento de voz, detección de objetos móviles y factores de seguridad. También se desarrollan los primeros robots en el campo de la rehabilitación, la seguridad, con fines militares y para la realización
* En 1984, la empresa Robot Defense Systems introduce el Prowler (Programmable Robot Observer with Local Enemy Response). Este sería el primero de los robots con fines militares.
* En la actualidad, la robótica se debate entre modelos sumamente ambiciosos, como es el caso del IT, diseñado para expresar emociones, el COG, tambien conocido como el robot de cuatro sentidos, el famoso SOUJOURNER o el LUNAR ROVER, vehículo de turismo con control remotos, y otros mucho mas específicos como el CYPHER, un helicóptero robot 
de uso militar, el guardia de trafico japonés ANZEN TARO o los robots mascotas de Sony.
TIPOS DE ROBOTS

Clasificación de los robots según la AFRI
Tipo A Manipulador con control manual o telemando.
Tipo B Manipulador automatico con ciclos preajustados; regulación mediante fines de carrera o topes; control por PLC; accionamiento neumatico, eléctrico o hidraulico.
Tipo C Robot programable contrayectoria continua o punto a punto. Carece de conocimiento sobre su entorno.
Tipo D Robot capaz de adquirir datos de su entorno, readaptando su tarea en función de estos.

Según su cronología
1ª Generación.
Manipuladores. Son sistemas mecanicos multifuncionales con un sencillo sistema de control, bien manual, de secuencia fija o de secuencia variable.
2ª Generación.
Robots de aprendizaje. Repiten una secuencia de movimientos que ha sido ejecutada previamente por un operador humano. El modo de hacerlo es a través de un dispositivo mecanico. El operador realiza los movimientos requeridos mientras el robot le sigue y los memoriza.
3ª Generación. Robots con control sensorizado. El controlador es una computadora que ejecuta las órdenes de un programa y las envía al manipulador para que realice los movimientos necesarios.
4ª Generación. Se trata de robots altamente inteligentes con mas y mejores extensiones sensoriales, para entender sus acciones y captar el mundo que los rodea. Incorporan conceptos “modélicos” de conducta.
5ª Generación. Actualmente se encuentran en desarrollo. Esta nueva generación de robots basara su acción principalmente en modelos conductuales establecidos.



Según su arquitectura
Poliarticulados.
Bajo este grupo estan los Robots de muy diversa forma y configuración cuya característica es la der ser sedentarios y estar estructurados para mover sus elementos terminales en un determinado espacio de trabajo. Ejemplo: los cartesianos, industriales o manipuladores.

Móviles. Son Robots con grandes capacidades de desplazamiento,basados en carros o plataformas y dotados de un sistema locomotor de tipo rodante.

Androides. Son Robots que intentan reproducir total o parcialmente la forma y el comportamiento cinematico del ser humano. Actualmente, los Androides son todavía dispositivos muy poco evolucionados y sin utilidad practica, destinados especialmente a la experimentación. Un ejemplo de androide es el Asimo, fabricado por Toyota.
Zoomórficos. Los Robots Zoomórficos constituyen una clase caracterizada principalmente por sus sistemas de locomoción que imitan a los diversos seres humanos. Éstos se agrupan en dos categorías: caminadores y no caminadores.

Híbridos. Por último, los Híbridos corresponden a aquellos de difícil clasificación, cuya estructura se sitúa en combinación con algunas de las anteriores ya expuestas, bien sea por conjunción o yuxtaposición. Por ejemplo, robots articulados y con ruedas (conjunción) o un cuerpo formado por un carro móvil y de un brazo semejante al de los robots industriales (yuxtaposición).

COMPONENTES
Como todo dispositivo funcional, los robots tienen una estructura formada por diferentes sistemas o subsistemas y componentes.

Si observamos la forma y el funcionamiento de los diferentes tipos de robots podemos deducir que todos tienen algo en común. 
La estructura o chasis es la encargada de darle forma al robot y sostener sus componentes. Puede estar constituida por numerosos materiales, como plasticos, metales, etc. y tener muchas formas diferentes.
Así como en la naturaleza, los robots pueden ser del tipo 'endoesqueleto', donde laestructura es interna y los demas componentes externos, o 'exoesqueleto', donde la estructura esta por fuera y cubre los demas elementos.
Las formas de las estructuras son de lo mas variadas, tanto hasta donde la imaginación y la aplicación que se le va a dar al robot lo permitan. 
 
Cerebro
El controlador que hoy día usamos es un chip que llamaremos microcontrolador. 

Motores 
Las fuentes de movimiento son las que le otorgan movimiento al robot. Una de las mas utilizadas es el motor eléctrico.
Un motor es un dispositivo que convierte la energía eléctrica en energía mecanica rotacional que se utiliza para darle movimiento a ruedas y otros medios de locomoción.
En robótica se utilizan motores de CC (corriente continua), servomotores y motores paso a paso.
Una fuente de movimiento nueva que apareció recientemente en el mercado son los músculos eléctricos, basados en un metal especial llamado Nitinol.
Cuando las fuentes de movimiento no manejan directamente los medios de locomoción del robot, se precisa una interface o medio de transmisión de movimiento entre estos dos sistemas, que se utiliza para aumentar la fuerza o para cambiar la naturaleza del movimiento, por ejemplo para convertir un movimiento circular en lineal, o para reducir la velocidad de giro. 
Se suelen emplear conjuntos de engranajes para tal fin, aunque también se usan ruedas de fricción o poleas y correas.
 Los medios de locomoción son sistemas que permiten al robot desplazarse de un sitio a otro si este debe hacerlo. El mas utilizado y simple es el de las ruedas y le siguen enimportancia las piernas y las orugas.
 
Actuadores
Manos robóticas.
        
Músculos de alambre (o alambre muscular).      
Músculos neumaticos (o músculos de aire).   
Algunos robots deben sostener o manipular algunos objetos y para ello emplean dispositivos denominados de manera general medios de agarre.           
El mas común es la mano mecanica, llamada en inglés 'gripper' y derivada de la mano humana.
En los robots industriales se usan mecanismos especiales para sostener herramientas o piezas de formas determinadas.
 
Comunicación, interfaz
Modulo sintetizador de voz.             
Comunicación por infrarrojos.        
Control remoto.          
Comunicación por radiofrecuencia.      
Prueba de laboratorio: enlace por radiofrecuencia.       
Prueba de laboratorio: enlace y detector de obstaculos IR.     
Prueba de laboratorio: conexión serie entre un PIC y una PC.
 
Energia
La fuente de alimentación de los robots depende de la aplicación que se les dé a los mismos, así si el robot se tiene que desplazar autónomamente, se alimentara seguramente con baterías eléctricas recargables, mientras que si no requiere desplazarse o solo lo debe hacer mínimamente, se puede alimentar mediante corriente alterna a través de u convertidor.
En los robots de juguete o didacticos se pueden emplear baterías comunes o pilas, y en los de muy bajo consumo celdas solares.    
 
Sensores
 Los sensores le permiten al robot a manejarse con cierta inteligencia al interactuar con el medio. Soncomponentes que detectan o perciben ciertos fenómenos o situaciones.
Estos sensores pretenden en cierta forma imitar los sentidos que tienen los seres vivos.
Entre los diferentes sensores que podemos encontrar estan las fotoceldas, los fotodiodos, los micrófonos, los sensores de toque, de presión, de temperatura, de ultrasonidos e incluso camaras de video como parte importante de una 'visión artificial' del robot.
 
Circuitos
Actualmente los modernos microprocesadores y microcontroladores, así como otros circuitos específicos para el manejo de motores y relés, los conversores A/D y D/A, reguladores de voltaje, simuladores de voz, etc. permiten diseñar y construir tarjetas de control para robots muy eficientes y de costo no muy elevado.      
Pasando al entorno industrial, podemos observar lo siguiente en los dispositivos que se encuentran instalados en muchísimas fabricas
En los sistemas automaticos de manipulación de piezas u objetos podemos distinguir tres partes estructurales muy bien definidas.
La primera es la maquina propiamente dicha, o sea todo el sistema mecanico y los motores o actuadores y el sistema de agarre o sujeción de los objetos.
Los sensores de fuerza, visión y sonido son detectores necesarios para que la maquina sepa exactamente el estado de todas las variables que precisa para una correcta actuación.
El sistema de control y el lenguaje de programación forman el sistema de toma automatica de decisiones, que incluye la planificación, el control de los movimientos y la interpretación de los datos que aportan los sensores.





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