ESTRUCTURA O CHASIS
La mayor parte de los robots derivan su forma de la forma del cuerpo humano o de los animales, que en general tienen una anatomía muy eficiente. Por mucho tiempo, los científicos y los experimentadores han tratado de imitar el cuerpo humano, creando máquinas con la fuerza, la agilidad, el movimiento y la inteligencia que éste tiene. La estructura del robot es la encargada de darle la forma y además sostener a los demás componentes.
El brazo con que el robot interactúa con el medio se denomina "unidad mecánica" o "manipulador". Ésta unidad se compone de una estructura diseñada para soportar junturas, enlaces, actuadores, válvulas de control y sensores. Va unidad al chasis y forma parte de él.
LAS FUENTES DEL MOVIMIENTO
Las fuentes más utilizadas son los motores eléctricos, en sus diferentes variedades, y los actuadores neumáticos e hidráulicos. Los motores son utilizados en varias variantes, tales como los motores comunes de corriente contínua (CC o DC), los servomotores, y los motores paso a paso.
Los motores de CC o imán permanente vienen en muchas formas y tamaños, se selecciona, dependiendo de las necesidades del robot en cuanto a fuerza y velocidad. Las principales características que tiene un motor de éste tipo es su voltaje de trabajo (3 V, 6 V, 9 V, 12 V, etc), su velocidad expresada en RPM, y su fuerza o torque. Como la velocidad en éste tipo de motores es muy alta, en la mayoría de los casos se utiliza un mecanismo formado por por uno o varios engranajes para reducir las revoluciones (reductor, caja de reducciones o gear box), lo que además aumenta la fuerza de tracción.
Hay otro tipo de motores llamados "servomotores" que utilizan el principio de la realimentación para lograr el control sobre el ángulo de giro del eje. Esto es muy importante ya que en muchos casos no se requiere que los motores de un robot giren continuamente, sino que puedan girar algunos grados hacia atrás o hacia adelante. Esto se logra detectando la posición por medio de un sensor de giro, llamado "encoder", conectado mecánicamente al eje, el cual transmite la información a un circuito que controla el movimiento.
El tercer tipo de motor mencionado, el llamado "paso a paso", ha ido ganando popularidad en aplicaciones de robótica debido a su propiedad de poder mover el eje, tal como lo indica su nombre, paso a paso, con ángulos muy precisos, hacia adelanto o hacia atrás. Dicho movimiento se logra por medio de circuitos electrónicos relativamente simples. Si además de su movimiento o giro parcial, agregamos un engranaje reductor, se logran avances muy exactos, del orden de décimas o centésimas de grado, lo que los hacen muy adecuados en aplicaciones de gran precisión.
Hay otra fuente de movimiento que se puede utilizar en los robots: los cilindros neumáticos e hidráulicos, de diferentes tamaños, según la aplicación. Estos dispositivos, que se alimentan con aire o algún fluído, especialmente aceite, para lograr un movimiento lineal de gran potencia, se basan en el principio mecánico del pistón.
LOS MEDIOS DE TRANSMISIÓN DEL MOVIMIENTO.
En algunos casos las fuentes de movimiento manejan directamente los medios de locomoción de los robots. Pero en muchos otros, hay una interface entre éstos dos elementos, que se utiliza para aumentar la potencia o para cambiar la naturaleza del movimiento, por ejemplo para convertir movimiento giratorio en movimiento lineal o visceversa, o para cambiar el ángulo de giro de horizontal a vertical. Uno de los sistemas más utilizados es el de engranajes o piñones, que reducen la velocidad y aumentan la potencia o torque. Otras formas de transmisión de movimiento pueden ser las poleas, bandas o cadenas de transmisión.
LOS MEDIOS DE LOCOMOCIÓN.
Los robots, en algunos casos, se desplazan de un sitio a otro, para lo cuál pueden existir diferentes medios de locomoción, según el medio externo por donde se ha planificado que el robot se desplace. El mas utilizado es el de las ruedas y le siguen en importancia las patas y las orugas o bandas.
LOS SENSORES EN LOS ROBOTS.
Siendo los robots aparatos dotados de cierta "inteligencia", y que tienen que interactuar con el medio, requieren de algunos componentes o elementos que detecten o perciban ciertos fenómenos o situaciones, éstos son los llamados sensores: es la vinculación entre el robot y el medio externo donde éste debe operar.
Entre los diferentes sensores que se utilizan en los robots, se encuentran las fotoceldas, los fotodiodos, los micrófonos, los sensores de toque, los de presión, los de ultrasonidos y, en los robots más avanzados, pueden encontrarse cámaras de video como parte importante del desarrollo de una visión artificial. Éstos sensores pretenden en cierta forma simular o imitar los sentidos que tienen los seres vivos.
LOS CIRCUITOS DE CONTROL.
Los circuitos de control son el "cerebro" de los robots, y están formados por componente, electrónicos agrupados de diferentes formas, son los encargados de controlar todos los movimientos del manipulador. Éstos circuitos son más o menos complejos dependiendo de las funciones de los robots y de las partes que tengan que manejar.
Conforman el sistema de control, deben recibir y enviar señales a las otras partes del sistema. En dicho sistema se almacena el programa, se ejecutan los algoritmos y se realiza la integración de todos los elementos del robot.
Hay algunos sistemas de control que poseen la capacidad de autodiagnosticar sus fallas, detectar posibles riesgos, generando que el dispositivo tenga una vida útil más larga.
Actualmente, los poderosos microprocesadores, los microcontroladores, los circuitos para el manejo de relés y motores, los conversores analógico-digitales, y digitales-analógicos, los amplificadores operacionales, los reguladores de voltaje, y los simuladores de voz, entre otros, permiten diseñar y fabricar tarjetas de control para robots muy eficientes, y a un costo no muy elevado.
El bajo costo de las PC permite usarlas como controladores de robots de todo tipo, utilizando las grandes ventajas que éstas tienen, como la disponibilidad de gran capacidad y velocidad de procesamiento digital, unidades de almacenamiento de datos de gran volumen, puertos de E/S, etc. Podemos utilizar una computadora completa, ya obsoleta para otras tareas, como una PC AT 80386 o 80486 para controlar un robot muy poderoso, a un costo muy bajo. Dichos micros de Intel, ya inadecuados para equipos de computación personales, siguen siendo una poderosísima herramienta para el control en los procesos industriales, que es su actual uso.
FUENTE DE ALIMENTACIÓN.
Según la tecnología del robot, se requiere una fuente de alimentación que suministre energía eléctrica (AC o DC), hidráulica o neumática.
Fuente:
Año 2000 - "Electrónica industrial" - Ing Ramos Ramos, Ing Hernández, Ing Castaño Welgos - Editorial CEKIT Colombia.
