TEMA 5 CONTROL Y ROBÓTICA TECNOLOGÍA 3º ESO. Samuel Escudero Melendo

Transcripción

1 TEMA 5 CONTROL Y ROBÓTICA TECNOLOGÍA 3º ESO Samuel Escudero Melendo

2 Puffing Billy, H.C. Booth (1901) Robot aspiradora (actualidad) Whirlwind, McGaffey (1868)

3 QUÉ VEREMOS? APROXIMACIÓN HISTORICA ARQUITECTURA DE UN ROBOT ELEMENTOS MECÁNICOS Y ELÉCTRICOS ELEMENTOS DE DETECCIÓN: SENSORES SISTEMAS DE CONTROL

4 APROXIMACIÓN HISTÓRICA.

5 APROXIMACIÓN HISTÓRICA REVOLUCIÓN INDUSTRIAL, s.xviii-s.xix

6 APROXIMACIÓN HISTÓRICA MÁQUINA BOMB, CÓDIGO ENIGMA. ALAN TURING, II Guerra Mundial

7 APROXIMACIÓN HISTÓRICA MÁQUINA BOMB, CÓDIGO ENIGMA. ALAN TURING, II Guerra Mundial

8 APROXIMACIÓN HISTÓRICA

9 APROXIMACIÓN HISTÓRICA

10 APROXIMACIÓN HISTÓRICA

11 APROXIMACIÓN HISTÓRICA AUTÓMATAS

12 APROXIMACIÓN HISTÓRICA

13 APROXIMACIÓN HISTÓRICA ROBOTS HUMANOIDES O ANDROIDES ROBOTS ROBOTS INDUSTRIALES BOTS (ROBOTS SOFTWARE)

14 APROXIMACIÓN HISTÓRICA PRIMERA GENERACIÓN ROBOTS MANIPULADORES SEGUNDA GENERACIÓN ROBOTS DE APRENDIZAJE TERCERA GENERACIÓN ROBOTS CON CONTROL SENSORIZADO CUARTA GENERACIÓN ROBOTS INTELIGENTES

15 APROXIMACIÓN HISTÓRICA 1ª GENERACIÓN ROBOTS MANIPULADORES GENERACIONES Década de los 50. Dispositivos mecánicos con un sistema de control sencillo, que sólo pueden realizar las tareas para las que se les ha programado previamente.

16 APROXIMACIÓN HISTÓRICA 2ª GENERACIÓN ROBOTS DE APRENDIZAJE GENERACIONES Década de los 70. Incorporan sensores y sistemas de control que les permite adaptar la tarea a las condiciones del entorno.

17 APROXIMACIÓN HISTÓRICA 3ª GENERACIÓN ROBOTS CON CONTROL SENSORIZADO GENERACIONES Décadas de los 80 y 90. Incorporan sistemas de control computerizado, aumentando la precisión de sensores y actuadores. Se desarrollan lenguajes de programación propios.

18 APROXIMACIÓN HISTÓRICA 4ª GENERACIÓN ROBOTS INTELIGENTES GENERACIONES A partir del Incorporan mejoras en hardware, sensores más complejos. Principios de la inteligencia artificial para el tratamiento de datos.

19 APROXIMACIÓN HISTÓRICA GENERACIONES

20 APROXIMACIÓN HISTÓRICA 5ª GENERACIÓN? ROBOTS CONDUCTUALES GENERACIONES Se pretende que los robots sean capaces de aprender y generar por sí mismos respuestas concretas a estímulos nuevos, pudiendo habitar en el mundo real y no en un mundo simplificado. Arquitectura de subsunción.

21 ARQUITECTURA DE UN ROBOT.

22 ARQUITECTURA DE UN ROBOT ESTRUCTURA MECÁNICA ACTUADORES HERRAMIENTAS SENSORES SISTEMA DE CONTROL FUENTE DE ENERGÍA

23 ARQUITECTURA DE UN ROBOT ESTRUCTURA MECÁNICA Conjunto de elementos sobre los que van montados el resto de los componentes. La estructura debe ser robusta y estable para mantener el equilibrio del robot y no restar precisión a sus movimientos.

24 ARQUITECTURA DE UN ROBOT ACTUADORES Son los encargados de mover las partes articuladas. Pueden ser eléctricos, neumáticos o hidráulicos.

25 ARQUITECTURA DE UN ROBOT HERRAMIENTAS Son los elementos que incorporamos a los robots que realizan tareas de montaje y manipulación. Las herramientas son muy diversas dependiendo del tipo de robot y suelen admitir el intercambio.

26 ARQUITECTURA DE UN ROBOT SENSORES Son los dispositivos encargados de recoger la información del entorno y transmitirla al sistema de control para que la procese y actúe en consecuencia. Pueden ser EXTERNOS o INTERNOS.

27 ARQUITECTURA DE UN ROBOT SISTEMA DE CONTROL Su función es recibir la información de los sensores, analizarla y ajustar de forma constante el funcionamiento del robot al programa.

28 ARQUITECTURA DE UN ROBOT FUENTE DE ENERGÍA Su función es alimentar a los actuadores, herramientas, sensores y sistemas de control del robot. Para evitar interferencias, la alimentación de los motores suele ir separada del resto.

29 TIPOS DE ROBOT ARQUITECTURA DE UN ROBOT SEGÚN EL TIPO DE ARTICULACIONES SEGÚN SU MOVILIDAD SEGÚN SU MORFOLOGÍA

30 ARQUITECTURA DE UN ROBOT SEGÚN EL TIPO DE ARTICULACIONES TIPOS DE ROBOT

31 ARQUITECTURA DE UN ROBOT SEGÚN EL TIPO DE ARTICULACIONES TIPOS DE ROBOT Grados de libertad: número de movimientos independientes que puede realizar una articulación.

32 ARQUITECTURA DE UN ROBOT SEGÚN EL TIPO DE ARTICULACIONES TIPOS DE ROBOT Grados de libertad: número de movimientos independientes que puede realizar una articulación.

33 ARQUITECTURA DE UN ROBOT SEGÚN SU MOVILIDAD TIPOS DE ROBOT ESTÁTICO VS MÓVIL

34 ARQUITECTURA DE UN ROBOT SEGÚN SU MORFOLOGÍA TIPOS DE ROBOT ZOOMÓRFICOS ANTROPOMÓRFICOS HÍBRIDOS

35 ELEMENTOS MECÁNICOS Y ELÉCTRICOS.

36 ELEMENTOS MECÁNICOS Y ELÉCTRICOS Uno de los criterios para clasificar un robot viene dado por el tipo de movimientos que realizan los eslabones de su cadena cinemática

37 ELEMENTOS MECÁNICOS Y ELÉCTRICOS La CADENA CINEMÁTICA es el conjunto de elementos mecánicos que transmiten el movimiento desde el lugar donde se produce hasta donde es aplicado o utilizado. MOVIMIENTOS tipos de unión LINEAL ROTACIONAL/ ANGULAR

38 ELEMENTOS MECÁNICOS Y ELÉCTRICOS CADENA CINEMÁTICA SISTEMAS SIMPLE CILÍNDRICO ESFÉRICO COMPLEJO CARTESIANO CILÍNDRICO POLAR ESFÉRICO MIXTO PARALELO

39 ELEMENTOS MECÁNICOS Y ELÉCTRICOS CADENA CINEMÁTICA SIMPLE SISTEMA CILÍNDRICO LINEAL + ROTACIONAL SISTEMA ESFÉRICO ROTACIONAL + ROTACIONAL

40 ELEMENTOS MECÁNICOS Y ELÉCTRICOS CADENA CINEMÁTICA SIMPLE SISTEMA CILÍNDRICO LINEAL + ROTACIONAL SISTEMA ESFÉRICO ROTACIONAL + ROTACIONAL

41 ELEMENTOS MECÁNICOS Y ELÉCTRICOS CADENA CINEMÁTICA COMPLEJA SISTEMA CARTESIANO 2xLINEAL

42 ELEMENTOS MECÁNICOS Y ELÉCTRICOS CADENA CINEMÁTICA COMPLEJA SISTEMA CILÍNDRICO 2xLINEAL + ROTACIONAL

43 ELEMENTOS MECÁNICOS Y ELÉCTRICOS CADENA CINEMÁTICA COMPLEJA SISTEMA POLAR LINEAL + 2xROTACIONAL

44 ELEMENTOS MECÁNICOS Y ELÉCTRICOS CADENA CINEMÁTICA COMPLEJA SISTEMA ESFÉRICO 3xROTACIONAL

45 ELEMENTOS MECÁNICOS Y ELÉCTRICOS CADENA CINEMÁTICA COMPLEJA SISTEMA MIXTO COMBINACIÓN DE ARTICULACIONES ROBOT SCARA

46 ELEMENTOS MECÁNICOS Y ELÉCTRICOS CADENA CINEMÁTICA COMPLEJA SISTEMA PARALELO COMBINACIÓN DE ARTICULACIONES

47 ELEMENTOS MECÁNICOS Y ELÉCTRICOS Los ACTUADORES son los elementos encargados de dotar de movimiento a cada una de las partes de la cadena cinemática ELÉCTRICOS NEUMÁTICOS HIDRÁULICOS

48 ELEMENTOS MECÁNICOS Y ELÉCTRICOS ACTUADORES ELÉCTRICOS ACTUADORES SOLENOIDES MOTORES DE CORRIENTE CONTÍNUA MOTORES DE PASO Electroimanes con núcleo móvil de hierro que realizan movimientos cortos Motores apropiados para movimientos que no requieren gran precisión Motores que son capaces de posicionar el elementos que controlan.

49 ELEMENTOS MECÁNICOS Y ELÉCTRICOS ACTUADORES NEUMÁTICOS ACTUADORES Emplean la energía del aire comprimido para mover articulaciones. Uso limitado a acciones que requieran poca fuerza y precisión. Destacan por la rapidez en la ejecución de movimientos.

50 ELEMENTOS MECÁNICOS Y ELÉCTRICOS ACTUADORES HIDRÁULICOS ACTUADORES Emplean líquido (normalmente aceite) para mover las articulaciones y elementos. Ejercen mayor presión que los neumáticos y son mucho más precisos (pueden detenerse en cualquier punto). Son más lentos que los neumáticos.

51 ELEMENTOS MECÁNICOS Y ELÉCTRICOS CILINDROS Los CILINDROS son dispositivos que producen trabajo al transformar la energía que les proporciona el aire comprimido o líquido a presión en un movimiento rectilíneo

52 ELEMENTOS MECÁNICOS Y ELÉCTRICOS CILINDROS

53 ELEMENTOS MECÁNICOS Y ELÉCTRICOS CILINDROS CILINDRO DE SIMPLE EFECTO CILINDRO DE DOBLE EFECTO

54 ELEMENTOS DE DETECCIÓN: SENSORES.

55 ELEMENTOS DE DETECCIÓN: SENSORES LOS SENSORES COMUNICAN EL ROBOT CON EL ENTORNO. El SENSOR transforma la energía captada tomando datos en una magnitud física o química y emite una señal de salida.

56 TIPOS DE SENSORES ELEMENTOS DE DETECCIÓN: SENSORES Según la SEÑAL Según RANGO DE VALORES Según su FUNCIONAMIENTO ANALÓGICOS DIGITALES CIERRE DE CONTACTO PROPORCIONALES MECÁNICOS ELÉCTRICOS MAGNÉTICOS ÓPTICOS LÁSER ACÚSTICOS ULTRASÓNICOS PIRÓMETROS DE RADIACIÓN

57 ELEMENTOS DE DETECCIÓN: SENSORES SEGÚN EL TIPO DE SEÑAL QUE GENERAN SENSOR DE PROXIMIDAD ANALÓGICO La señal varía a lo largo del tiempo dentro de un rango de valores conocido SENSOR FINAL DE CARRERA DIGITAL Produce señales que sólo toman dos posibles valores, generalmente 0V y 5V

58 ELEMENTOS DE DETECCIÓN: SENSORES SEGÚN EL RANGO DE VALORES QUE DEVUELVEN SENSOR FINAL DE CARRERA CIERRE DE CONTACTO Sensores binarios que devuelven valores de encendido o apagado SENSOR DE PROXIMIDAD PROPORCIONALES Producen una señal proporcional al valor que están midiendo

59 ELEMENTOS DE DETECCIÓN: SENSORES SEGÚN EL RANGO DE VALORES QUE DEVUELVEN FUNCIONAMIENTO DE UN DISPOSITIVO DE FINAL DE CARRERA

60 ELEMENTOS DE DETECCIÓN: SENSORES SEGÚN SU FUNCIONAMIENTO SENSOR DE TEMPERATURA SENSOR FINAL DE CARRERA MECÁNICO Generan un cierre de contacto ELÉCTRICO Transforman la magnitud eléctrica medida en una señal eléctrica

61 ELEMENTOS DE DETECCIÓN: SENSORES SEGÚN SU FUNCIONAMIENTO SENSOR OPTOACOPLADOR ÓPTICO Constan de un emisor de luz y de un receptor y permiten medir distancias, detectar objetos LASER SENSOR DE DISTANCIA Sensor óptico que trabaja con luz láser, permitiendo llegar a mayor distancia

62 ELEMENTOS DE DETECCIÓN: SENSORES SEGÚN SU FUNCIONAMIENTO SENSOR ULTRASÓNICO MICRÓFONO ELECTRET ACÚSTICOS Transforman el sonido (cambios en la presión del aire alrededor del sensor) en una señal eléctrica ULTRASÓNICOS Constan de un transmisor y de un receptor de ultrasonidos. Mide distancias y detecta objetos

63 ELEMENTOS DE DETECCIÓN: SENSORES SEGÚN SU FUNCIONAMIENTO SENSOR MAGNÉTICO MAGNÉTICO Miden campos magnéticos y permiten determinar la posición relativa de dos objetos PIRÓMETRO DE Tª PIRÓMETROS DE RADIACIÓN Miden altas temperaturas por detección del color de una llama

64 ELEMENTOS DE DETECCIÓN: SENSORES SEGÚN SU FUNCIONAMIENTO FUNCIONAMIENTO DE UN SENSOR ULTRASÓNICO

65 SISTEMAS DE CONTROL.

66 SISTEMAS DE CONTROL La función del SISTEMA DE CONTROL es recibir la información de los sensores, analizarla y ajustar de forma constante el funcionamiento del robot al programa.

67 SISTEMAS DE CONTROL ENTRADA SISTEMA SALIDA PERTURBACIONES

68 SISTEMAS DE CONTROL ENTRADA Conjunto de variables que afectan al sistema SISTEMA SALIDA Resultados esperados del sistema PERTURBACIONES Conjunto de variables ajenas al sistema

69 SISTEMAS DE CONTROL TIPOS SISTEMA LAZO ABIERTO VS SISTEMA LAZO CERRADO

70 SISTEMA DE LAZO ABIERTO SISTEMAS DE CONTROL TIPOS

71 SISTEMA DE LAZO ABIERTO SISTEMAS DE CONTROL TIPOS No se compara la salida con el valor deseado o señal de referencia. La señal de referencia establece unas condiciones prefijadas de la operación que permanecen invariables a lo largo del proceso. La precisión de la salida depende de un correcto ajuste del controlador. Si se producen perturbaciones el sistema no cumple su función.

72 SISTEMAS DE CONTROL TIPOS: SISTEMA DE LAZO ABIERTO 1. INTRODUCIR TOSTADA 2. PROGRAMAR TIEMPO 3. TOSTADO DEL PAN 4. DESCONEXIÓN DEL TOSTADOR CONTROLADOR El tostador no tiene forma de detectar si el pan se ha quemado o no con el tiempo que hemos programado

73 SISTEMA DE LAZO CERRADO SISTEMAS DE CONTROL TIPOS

74 SISTEMA DE LAZO CERRADO SISTEMAS DE CONTROL TIPOS El proceso que lleva a cabo el sistema es constantemente ajustado por medio de una señal de control (esta señal es resultado de la comparación entre la señal de referencia y la lectura en tiempo real de un sensor a la salida del sistema). Son más precisos que los sistemas de lazo abierto. Menos sensibles a las perturbaciones externas. Son más complejos, caros y propensos a averías que los sistemas de lazo abierto.

75 SISTEMAS DE CONTROL TIPOS: SISTEMA DE LAZO CERRADO 1. TENEMOS CALOR 2. PROGRAMAR 18 o C 3. BAJA LA Tª 4. ABRIMOS VENTANA ( SUBE T a ) 5. GENERA MÁS FRÍO 6. ALCANZAMOS 18 o C CONTROLADOR PERTURBACIÓN SEÑAL DE CONTROL