El robot como definición.

Introducción.

La generación del siglo XX es la generación que quizá ha tenido que acoplarse a los mas variados cambios en cuanto a su estilo de vida refiere.

Cambio sobre todo tecnológico se ha visto encabezado por la palabra ordenador o computadora, termino y aparato que hoy en día es conocido y manipulado por un gran sector de la población, otro término que aun que no toda la gente ha tenido contacto con él pero que si es mejor conocido que muchas maquinas industriales es el de robot.

1.1 Antecedentes históricos.

A lo largo de la historia el hombre ha sentido fascinación por los aparatos que imitan las características del ser vivo, entre los ejemplos de esto se encuentran varios modelos autómatas (nombre derivado de la forma de nombrar a aparatos con cierta autonomía por parte de los griegos) de los cuales se conoce muy poco pero se sabe de su existencia como el hombre de hierro de Alberto Magno, el gallo de Estrasburgo, la cabeza parlante de Bacon o el asombroso León del legendario Leonardo Da Vinci en el siglo XVI.

Para el siglo XVIII incursionando en la industria sobre todo textil se crearon maquinas como la hiladora giratoria de Hargreaves y el telar de Jacquard que utilizaba un cinta de papel perforada como la primer forma de programación.

La palabra robot fue utilizada por primera vez en 1921 cuando el escritor checo Karel Capek en una novela les llamo de esta forma a maquinas capaces de realizar las actividades que sus amos les pedían.

1.2 Origen y desarrollo de la robótica.

El precedente directo del robot fue el llamado tele manipulador, maquina creada para manipular elementos radioactivos con un sistema esclavo-maestro.

Fue George Devol quien estableció las características del robot industrial moderno, a esta escena se une Engelberger quien posteriormente firmara acuerdos con Kawasaki para la creación de robots.

La configuración de los primeros robots correspondía a la llamada configuración esférica y antropomórfica cuyo uso principal es la manipulación.

Desde sus inicios la robótica ha crecido vertiginosamente, en 30 años el robot ha logrado en prácticamente todos los ámbitos laborales, sustituyendo al hombre en tareas repetitivas y hostiles.

1.3 Definición y clasificación del robot.

Actualmente el robot esta presenciando una notoria ampliación en su campo de aplicación saturando talleres y líneas de  fabricación.

1.3.1 Definición de robot industrial.

“Un robot es un manipulador multifuncional reprogramable, capaz de mover materias, piezas herramientas o dispositivos especiales según trayectorias variables, programadas para realizar tareas diversas”. La ISO agrega a esta definición la frase “con varios grados de libertad”.

La AFNOR define manipulador y en base al manipulador define el robot, el manipulador lo define como un mecanismo de agarre y movimiento de elementos que puede ser manipulado por el hombre o por algún dispositivo lógico.

Clasificación de robots según la AFRI.

·         Tipo A   Robot tele comandado.

·         Tipo B Manipulador programado cíclico.

·         Tipo C Manipulador con trayectoria o punto a punto.

·         Tipo D Obtiene conocimientos de su entorno.

También se clasifican generacionalmente

1° generación.

·         Repite tarea programada secuencialmente

·         No contempla alteraciones de su entorno.

 2°generación.

·         Adquiere limitada información del entorno y actúa en consecuencia

·         Tiene ciertos atributos de visión.

3° generación.

·         Posee capacidad para la planificación automática de tareas.

Además existe una clasificación para los robots industriales.

·         Robot secuencial.

·         Robot de trayectoria controlable.

·         Robot adaptativo.

·         Robot tele manipulado.

Con acciones hoy, convertirse en el mañana.

Problemas en la cinematica de un robot.

"La cinemática del robot estudia el movimiento del mismo con respecto a un sistema de referencia"
En el campo de la robotica se conocen fundamentalmente 2 problemas para la solucion de la cinematica, solucion directa de la cinematica del robot y solucion inversa de la cinematica de un robot.

Este tipo de analisis son analisis mecanicos-matematicos, para el analisis directo, teniendo la posicion en el espacio de cada uno de los eslabones de  nuestro manipulador obtendremos el punto en el cual esta situado el extremo activo de nuestro manipulador, mientras que en el analisis inverso, sabiendo la pocision final de nuestro manipulador, debemos encontrar la pocision en que se deben colocar cada uno de los eslabones del manipulador. En este último tipo de análisis se obtiene 2 soluciones para cada uno de los eslabones, la solucion directa y la cruzada debido a que, teniendo un robot de 2 eslabones, podemos llegar al mismo punto de dos distintas formas, tal como se muestra en la figura 1.

Fig. 1. La solución cruzada se muestra en color naranja.

Linealización de un Robot.

El reemplazar un sistema no lineal por su aproximación lineal se denomina linealización. El interes hacia la linealizació es que el comportamiento dinámico de muchos sistemas no lineales dentro de un rango
de variables puede ser aproximado a modelos de sistemas lineales.

En el campo de la robotica, se manejan 6 grados de libertad para un manipulador, al pretender realizar un movimiento de un punto al otro nos podemos encontrar con ecuaciones de movimiento no lineales, mismas que son indeseables ya que:
1.- Es muy difícil encontrar soluciones cerradas a las ecuaciones diferenciales no-lineales
2.- Los métodos de estabilidad convencionales no aplican (Polos en el semiplano izquierdo)
3.- El diseño de controladores se vuelve complicado.

Existen muchos enfoques a la solución de problemas no-lineales todos con ventajas y desventajas sobre otros, tres de los enfoques mas conocidos son los siguientes:

• Linealizacion por regiones o aproximada
• Linealización extendida
• Linealización por realimentación o exacta.

*Spong, M. Vidyagascar, . Robot Dynamics and Control

Filtros FIFO

Primero... en el area electronica...¿Que es un filtro?
Un filtro es una circuito o comnponente electronico capaz de atenuar ciertas gama o gamas de frecuencia de una señal, la señal que pasa intacta es llamada banda pasante.
En la práctica, es imposible por razones físicas, por lo cual se emplean una serie de aproximaciones matemáticas que cumplen con las características deseadas, para asi, lograr la minima alteracion de nuestra banda pasante.

Tipos de filtros.
Existen 3 principales tipos de filtros, filtro pasa bajas, filtros pasa altas y filtros pasa banda, estos son los 3 principales, sin embargo, existen tambien los conocidos filtros FIFO, que se componen de los FILO  y LIFO.


Filtros FIFO.
Los FIFO (first in first out; primero en entrar, primero en salir) se usan comúnmente en circuitos de electrónica para almacenaje y hacer control de flujo. Hablando de hardware un FIFO consiste básicamente en un conjunto de punteros de lectura/escritura, almacenamiento y lógica de control. El almacenamiento puede ser SRAM, flip-flops, latches o cualquier otra forma adecuada de almacenamiento. Para FIFOs de un tamaño importante se usa usualmente una SRAM de doble puerto, donde uno de los puertos se usa para la escritura y el otro para la lectura.


Un FIFO sincrónico maneja el mismo reloj tanto para las lecturas como para las escrituras. Un FIFO asicrónico es aquel que utiliza diferentes relojes uno para lectura y otro para la escritura. Cuando se habla de FIFOs asincrónicos se introduce el tema de la meta-estabilidad. Una implementación común de un FIFO asincrónico usa un Código Gray para los punteros de lectura y escritura de modo de asegurarse una generación de banderas seguras. Otra nota adicional respecto de la generación de banderas es que uno debe necesariamente usar punteros aritméticos para generar banderas para implementaciones asincrónicas de FIFO. Por otro lado, uno puede usar tanto un acercamiento "leaky bucket" o punteros aritméticos para generar banderas en una implementación FIFO sincrónica.

Como se menciono anteriormente los FIFO se dividen en 2:
FILO First In / Last Out. Primero en entrar- ultimo en salir.
LIFO Last In/ Fisrt Out.  Primero en salir - ultimo en entrar.