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5.3
El sistema robótico

Imagen tomada de
www.nationalgeographic.com/.../ quiz2.html
 
Un robot es esencialmente un sistema organizado de forma tal que responde con una acción inteligente a los estímulos que es capaz de percibir. Se puede considerar como la síntesis de varios subsistemas, entre los que destacan:
el sistema sensorial, compuesto por los sensores que recogen informaciónacerca del estado del propio robot y de su entorno;
el sistema de accionamiento, compuesto por los elementos actuadores(motores, por ejemplo) que permiten llevar a cabo las acciones programadas;
la unidad de control, formada por los elementos computacionales y elsoftware que regulan el comportamiento global del robot.
Además, a los anteriores hay que añadir:
los elementos estructurales, queconfieren rigidez y estabilidad al robot.
los elementos de transmisión y conversión del movimiento. Cambios en el eje o la dirección de rotación, ampliación/reducción de velocidad, etc.
los elementos terminales, según la aplicación a la que se destine al robot (pinzas, electrodos de soldadura, inyectores de pintura, etc.).
los dispositivos auxiliares de entrada/salida, que permiten la comunicacióndel usuario con la unidad de control.
los sistemas de alimentación, de tipo eléctrico, neumático o hidráulico.
 
1. Sensores
Para asegurar que el robot sigue una determinada trayectoria y alcanza la posición final deseada en el instante preciso, deben conocerse la posición, la velocidad y la aceleración de los elementos que lo constituyen. Los sensores que proporcionan esta información y, engeneral, todos aquéllos que producen información sobre el estado interno del robot, se denominan sensores internos.
Por otra parte, en la mayoría de las tareas es necesario conocer datos del mundo que rodea al robot: distancias a objetos (o contacto con ellos), fuerza ejercida en las operaciones de prensión o ejercida por objetos externos (peso), etc. Esta información puede obtenerse condispositivos muy variados, desde los más simples (microinterruptores) a los más complejos (cámaras de TV). Éstos se denominansensores externos. Sin ellos, cualquier suceso inesperado podría bloquear o dañar al robot. Asimismo, la imprecisión que afecta a las magnitudes que intervienen en cualquier tarea (por ejemplo, el posicionado de piezas) malograría todo intento de ejecución fiable.
En la siguientetabla se recogen algunos de los principales sensores utilizados en robótica:
Sensores internos
De posición
Eléctricos: potenciómetros, sincros y resolvers
Ópticos: optointerruptores, codificadores absolutos e incrementales (encoders)

De velocidad
Eléctricos: dinamos tacométricas
Ópticos: con encoder

Acelerómetros
 
Sensores externos
De proximidad
De contacto: microinterruptores
Sincontacto: resistivos, de efecto Hall, de fibra óptica, de ultrasonidos ...

De tacto
De fotodetectores, de presión neumática, de polímeros (piel artificial) ...

De fuerza
Por corriente en el motor, por deflexión de los dedos

De visión
Cámaras de tubo, cámaras CCD
 

 

Sensores Reed de proximidad (izqda.) y táctiles (dcha.)

 
2. Actuadores
Los elementos actuadores son losdispositivos que ejercen fuerzas y momentos sobre las partes de un robot haciendo que éstas se muevan. Transforman en energía mecánica algún otro tipo de energía y, para que sean útiles en Robótica, deben poder ser controlados con rapidez y precisión. Los actuadores que se utilizan actualmente son de tres tipos:
Hidráulicos, que aprovechan la circulación de fluidos, normalmente aceite especial. Soncontrolados mediante servoválvulas que regulan el flujo de fluido, el cual provoca un desplazamiento lineal de un cilindro o pistón. Los actuadores hidráulicos son recomendables en los manipuladores que tienen una gran capacidad de carga, y requieren una precisa regulación de velocidad.
Neumáticos. Su principio de funcionamiento es similar al de los hidráulicos, pero emplean aire, altamente...