Tema 4: Robótica

 La automatización y la realimentación 

La automatización es posible gracias a una secuencia de instrucciones que permiten efectuar operaciones complejas y controlar los ritmos y las variaciones de las diferentes fases del proceso de trabajo. De aquí surge la idea de realimentación: el proceso de trabajo recibe información sobre la marcha de las operaciones y actúa sobre sí mismo, corrigiendo o variando alguna característica. Los mecanismos que llevan a cabo estas correcciones se denominan servomecanismos.
La realimentación en procesos de automatización implica tres elementos fundamentales:

• Sensores: dispositivos sensibles que miden y comprueban determinados parámetros
• Elementos de decisión: que comparan la información recibida de los sensores con la información programada previamente.
• Elementos de control: que, a partir de las instrucciones proporcionadas por los elementos de decisión, vigilan la ejecución de las operaciones que llevan a cabo la máquina o el instrumento.

 Los sensores 

Los sensores son dispositivos que detectan la presencia de determinados parámetros que se deben medir. Una vez medidos y, en algunos casos, evaluados, los transmiten en forma de señal hacia otros dispositivos o sistemas para su accionamiento. Los sensores son elementos indispensables en cualquier tipo de automatismo y robot.
Existe una gran diversidad de sensores, tanto por lo que respecta al sistema de captación como a su finalidad y aplicación. Por lo que respecta al sistema de captación pueden ser mecánicos, eléctricos, magnéticos, sonoros, químicos y ópticos. Los sensores pueden captar parámetros como el peso de un objeto, la posición o situación, la forma o medida, la temperatura, la resistencia eléctrica, la estructura interna, e incluso el sabor.

 Los sistemas de transferencia 

Una aplicación muy importante de los automatismos en los modernos sistemas de fabricación son los sistemas de transferencia. Estos sistemas representan la evolución de las clásicas cadenas de montaje, ya que incorporan el concepto de realimentación y es controlado por ordenador, de forma que, sin intervención humana directa, la pieza pasa automáticamente de la máquina que le acaba de aplicar una operación hasta la máquina siguiente. El control de los sistemas de transferencia se lleva a cabo mediante sensores que miden los diferentes parámetros de la pieza y transmiten al ordenador la situación exacta y la fase del proceso en que se encuentran. Además, este sistema permite realizar un cuidadoso control de calidad.

 La automatización y la informática 

Hoy en día no se puede pensar en la automatización integral de los sistemas de fabricación sin la aplicación de la informática.
Ésta se utiliza en el diseño de las piezas y de los materiales, la dirección, el control y la realimentación de las máquinas y en los sistemas de transferencia, del control de calidad o del almacenaje.

 Robótica 

Una aplicación muy específica de la informática es el control de los robots. Estos instrumentos son especialmente útiles en los sistemas más innovadores de fabricación, ya que substituyen a los trabajadores incluso en aquellas tareas que hasta hace poco eran imprescindibles.
La aplicación de los robots en la industria, además de la automatización de los sistemas de fabricación, permite la realización de tareas que resultan peligrosas, como el trabajo en centrales nucleares o en ambientes contaminados, bajo el agua, en minas o pozos, etc. La ciencia aprovecha los robots en muchos campos: por ejemplo, para explorar la Luna o Marte, para examinar las chimeneas de los volcanes, las aguas profundas de los océanos, etc. También la medicina trabaja con robots para realizar operaciones muy delicadas en lugares de difícil acceso o para realizar intervenciones quirúrgicas a distancia. La astronáutica es otro de los campos en los que se usan robots. Finalmente hay robots que son jugadores de ajedrez.

 El robot 

Son robots todas aquellas máquinas programables que ayudan a las personas en su trabajo gracias al hecho de tener una cierta movilidad propia y la capacidad de adaptarse a diferentes tareas, dirigidas por programas informáticos. Esta capacidad de adaptación es precisamente la que diferencia los robots de las máquinas de manipulación automáticas, las cuales siempre repiten las mismas operaciones.
Los robots poseen sensores que captan la información necesaria de su entorno de trabajo. Su “inteligencia artificial” hace que el robot tome la decisión apropiada.

Partes del robot. Los robots constan de dos partes básicas: la estructura física y el equipo de control. La estructura física está formada por la estructura mecánica, con partes fijas y móviles, y toda una serie de articulaciones y sistemas de transmisión que permiten movimientos diversos, a menudo muy complejos, con unas extremidades que contienen órganos prensores o herramientas.
Para el accionamiento de estas partes, los robots disponen de sistemas pneumáticos e hidráulicos de movimiento lineal o rotatorio y motores con los correspondientes mecanismos de transmisión. Estos motores eléctricos son de corriente continua y, en general, del tipo paso a paso. La estructura también incluye diversos sensores.
El equipo de control es un conjunto de dispositivos electrónicos que reciben información de los sensores y hacen que el robot realice las operaciones que le son ordenadas y para las que está programado.
La visión artificial. Uno de los sensores más importantes en robótica es la visión artificial. Mediante este procedimiento, la luminosidad de cada uno de los puntos de una imagen es captada por una cámara de video que la digitaliza y la conduce al ordenador, para ser interpretada y convertida en órdenes de actuación por parte del robot.

 Las unidades de fabricación flexible 

En las UFF las mismas instalaciones están preparadas para la producción de objetos diferentes, dentro de unos márgenes razonables, dirigidas por procedimientos informáticos y con poquísimas o nulas modificaciones de las máquinas y de los sistemas de transferencia. En estos sistemas, los robots participan en la movilidad de las piezas que se fabrican, y también actúan como porteadores y operadores de determinadas herramientas o se ocupan del montaje y el acoplamiento de las diferentes partes de los objetos que se elaboran.

 Ventajas e inconvenientes de la automatización 

La automatización es especialmente indicada para la producción de piezas mecanizadas en serie ya que presenta muchas ventajas:

• rapidez
• precisión
• homogeneización del producto
• ahorro de materias primas y energía
• altos rendimientos y, en consecuencia, reducción de precios.
• En plantas productoras de energía, refinerías, fundiciones, etc., la automatización ha permitido, además, aligerar a los trabajadores de muchas tareas duras y peligrosas.
  
  Por el contrario, ha significado la pérdida de muchos puestos de trabajo, lo que provoca altas tasas de desempleo y ha contribuido a incrementar las desigualdades existentes entre los países que disponen de estas técnicas y los que no.