Autómatas
Los griegos ya diseñaron primitivos artefactos que imitaban las acciones humanas, y utilizaron la palabra automatos para designarlos. De esta forma griega proviene el término actual autómata, y de él, palabras derivadas como automatismo. Actualmente, los automatismos o autómatas son elementos capaces de realizar tareas repetitivas cuando han sido previamente programados para ello.
Robots
El término robot procede de la palabra checa robota, que significa «trabajo forzado». Los primeros robots industriales se utilizaron en la década de los años sesenta en una fábrica de producción de automóviles (General Motors de Nueva Jersey). Después, la empresa Unimation inició la fabricación de robots. A esta empresa le siguieron otras de Japón, la europea ASEA (que en 1974 fabricó el robot Irb6), etc.
Arquitectura de un Robot
Uno de los conceptos más importantes en los robots es el de los grados de libertad que poseen. Estos se refieren al número de movimientos que puede realizar un modelo determinado de robot. Las partes principales de un robot son:
- Estructura del robot.
- Mecanismos que producen movimiento.
- Mecanismos de transmisión de movimiento.
- Sensores y sistemas de posicionamiento.
- Controladores y software de programación.
- Actuadores finales.
Estructura de un Robot
Uno de los parámetros es el volumen de trabajo, que se define como el espacio por donde se puede mover el robot. Lo constituyen todos los puntos a los cuales es capaz de acceder la mano o pinza del robot. El volumen de trabajo también debe ser tenido en cuenta para delimitar la zona de seguridad en el ámbito laboral.
Generación de Movimientos de Robots
Los principales sistemas son:
- Motor eléctrico: Utiliza la energía eléctrica para transformarla en movimiento de rotación.
- Sistema neumático: Utiliza la presión del aire, que se expande en un cilindro para generar movimiento.
- Sistema oleohidráulico: El principio de funcionamiento es similar al utilizado por el sistema neumático, pero en este caso el fluido de trabajo es aceite.
Las principales ventajas con respecto al sistema neumático son las siguientes:
- El aceite es un fluido incomprensible, de modo que los movimientos se controlan con mucha mayor precisión.
- Las presiones de trabajo son mucho mayores; por tanto, se pueden generar fuerzas más elevadas que con un sistema neumático.
Transmisión de Movimiento
Sistemas más utilizados:
- Engranajes: Se trata de un par de ruedas dentadas que se ajustan entre sí y son capaces de transmitir un giro de una a otra.
- Tuerca-Tornillo: Este mecanismo transforma el movimiento de rotación en movimiento lineal. Se trata de una pieza con forma de tornillo que se instala dentro de otra con una acanaladura interior roscada, como si fuera una tuerca. Al girar el tornillo, se produce un desplazamiento longitudinal en la tuerca.
- Correas: Las correas transmiten el movimiento entre dos poleas.
- Cadenas: Cumplen la misma misión que las poleas, pero su principal diferencia es que las cadenas pueden transmitir mayores fuerzas.
- Trenes de engranajes: Un tren de engranajes es la combinación de más de dos engranajes. Mediante la utilización de trenes de engranajes se consiguen reducciones muy altas de la velocidad de giro del motor.
Sensores
Todo robot debe disponer de una serie de sensores que informen sobre su posición y su estado en un momento determinado, a partir de su posición de reposo. Estos sensores se denominan internos. Es necesario saber la posición que ocupa el robot en cada momento en su entorno de trabajo, además de conocer otras variables que pueden afectar al trabajo del robot, como la temperatura, la humedad, etc. Los sensores de proximidad indican la presencia de un objeto en el campo de actuación del robot.
- Sensores internos:
- Sensores de contacto: Microinterruptores y transductores piezoeléctricos.
- Sensores de posición: Potenciómetros y codificadores ópticos.
- Sensores de velocidad: Tacómetros y codificadores ópticos.
Actuadores Finales
Se entiende por actuadores finales las pinzas y el resto de elementos que son capaces de realizar la manipulación o acción final para la que se utiliza el ordenador. Otros tipos de actuadores finales son: Pinza para soldar, Pistola para pintar, Cañón láser, Cañón de agua a presión.
Aplicaciones de los Robots
- Soldadura: Es una técnica de unión de metales que se produce por calentamiento de las dos partes que hay que unir. Es una tarea peligrosa con múltiples riesgos para la persona que la realiza, en cambio a los robots no hay más que acoplarles un actuador final especial para soldadura.
- Ensamblaje de piezas: Se trata de operaciones repetitivas, en las que, en ocasiones, es necesario manipular piezas de gran peso con elevada precisión. En estos casos, el robot, una vez programado, repetirá siempre los mismos movimientos y dejará siempre las piezas exactamente en la posición programada.
- Encolados o engomados y pintura: Son operaciones también repetitivas en las que, además, es necesario utilizar productos tóxicos. Con los robots se elimina el contacto con cualquier componente nocivo para el ser humano.
- Diversas operaciones de fabricación: Entre ellas se encuentran las operaciones de corte, pulidos, trabajos con tornos y fresadoras, taladrados, punzados, etc.
Controladores y Software de Programación
La programación de movimientos se puede realizar principalmente de dos formas:
- Usando un código de instrucciones: El programador teclea en el ordenador la secuencia de movimientos que el robot llevará a cabo.
- Con un sistema de Enseñanza-Aprendizaje: La persona que está a cargo del robot coge las partes móviles de este y las arrastra por el espacio de trabajo mientras el robot memoriza el recorrido.
Para que el control del robot pueda realizarse de forma correcta, es necesario disponer de una referencia sobre la cual trabajar; para ello, se utiliza un sistema de coordenadas. Los robots, al igual que los autómatas, se pueden programar para la realización de tareas. Para que el robot funcione y realice los movimientos necesarios para efectuar el trabajo encomendado, debe ser programado previamente. La programación se realiza por medio de aplicaciones o programas que funcionan directamente en un ordenador. Así pues, mientras el robot esté conectado al ordenador, seguirá en funcionamiento efectuando la secuencia de órdenes que recibe.