sistema robotico

 

 

Todos los robots son sistemas, lo que equivale a decir que constan de componentes que forman un todo. El sistema robótico se puede analizar de lo general a lo particular utilizando el análisis sistemático. El primer paso es considerar al sistema como una "caja negra", donde no sabemos que hay en su interior, pero podemos identificar la entrada y salida del sistema. La entrada genuina al robot está constituida por las órdenes humanas; la salida está formada por diversos tipos de trabajo realizado automáticamente.

 

Unidades Funcionales
La segunda etapa o paso de análisis es mirar dentro de la caja negra donde encontramos los subsistemas o unidades funcionales del robot. Cada unidad funcional realiza una función específica y tiene su propia entrada y salida. Los robots tienen cuatro unidades funcionales principales:
Controlador, motores y transmisión, alimentación y sensores. 

Cuatro grandes.... Los Subsistemas
La función del controlador es gobernar el trabajo de los motores (actuadores: los dispositivos que originan el movimiento) y la transmisión (modificador del movimiento). La alimentación proporciona la energía necesaria para todo el sistema. Además de estos tres subsistemas los robots de segunda generación incorporan sensores que reciben la señal de realimentación procedente de los actuadores pasando la información al controlador que debe calcular la corrección del error.

 

Percepción
Los humanos no damos, a menudo, importancia al funcionamiento de nuestros sistemas perceptuales. Vemos una taza sobre una mesa, la tomamos automáticamente y no pensamos en ello, al menos no somos conscientes de pensar mucho en ello. De hecho, el conseguir beber de una taza requiere una compleja interacción de sentidos, interpretación, conocimiento y coordinación, que, en la actualidad, entendemos mínimamente.
Por tanto, infundir a un robot prestaciones de tipo humano resulta ser tremendamente difícil. Los juegos de ordenador que derrotan a los campeones de ajedrez son comunes en nuestros días, mientras que un programa que reconozca una silla, por ejemplo, en una escena arbitraria aún no existe. El "ordenador paralelo" que todos tenemos en nuestra cabeza dedica grandes cantidades de materia gris a los problemas de la percepción y la manipulación.

 

Transducción o entendimiento
A pesar de que nos gustaría que entendiera y fuera consciente de su entorno, en realidad, un robot está limitado por los sensores que le damos y el programa que le escribimos. Sentir no es percibir. Los sensores son meramente traductores que convierten algunos fenómenos físicos en señales eléctricas que un microprocesador pueda leer. Esto se podía hacer mediante un convertidor analógico – digital (A/D) en el microprocesador, cargando el valor de un puerto de entrada – salida (I/O), o usando una interrupción externa. Siempre se necesita que haya alguna interfaz electrónica entre el sensor y el microprocesador para acondicionar o amplificar la señal.

 

Niveles de abstracción
Con el software podemos crear diferentes núcleos de abstracción, para que nos ayude como programadores a pensar acerca de los datos de los sensores de diferentes modos. En el nivel más alto, el sistema inteligente, para parecer “listo” necesita tener algunas variables para hacer malabares con ellas: ¿Está esta habitación a oscuras? ¿Acaba de entrar alguien? ¿Hay una pared a la izquierda?
Sin embargo, las únicas cuestiones que el robot es capaz de plantearse son tales como: ¿Ha caído la resistencia en la foto sensor? ¿Ha subido la tensión en el sensor piro eléctrico conectado al cuarto canal A/D por encima del umbral? Ha cambiado el nivel en la salida del detector de proximidad infrarrojo
No obstante, es posible infundir muchas capacidades en un robot móvil. El Robot II construido en el Naval Ocian Sistemas Center.

 

Interfaz con los sensores
Nos centraremos en varios tipos de sensores simples y en cómo realizar la interfaz entre ellos y el microprocesador. Veremos varios ejemplos de interfaces de sensores y de controladores de sensores (foto sensores, interruptores de impacto, micrófonos, sensores piro eléctrico de personas, sensores de proximidad de infrarrojo cercano, sonarse, sensores de flexión, giróscopos, acelerómetros, sensores de fuerza, brújulas y cámaras) se pueden comprar a bajo coste para interfaz en un pequeño robot móvil.
Al final de este tema podremos entender más de la parte del cerebro del robot “Ruga Warrior” que tiene la interfaz con los sensores. La circuitería de los controladores de los motores se verá en el tema de motores.

 

Controladores software
Una vez relacionados los sensores y la interfaz adecuado diseñado para conectar los sensores al microprocesador, este ha debido ser programado para leer los sensores. Estos trozos de código se escriben a menudo en lenguaje ensamblador y se conocen como “software drivers” o controladores software.
Los controladores software son fragmentos de código que proporcionan una interfaz bien definida entre un dispositivo hardware y un programa que necesita utilizar a ese dispositivo. Daremos aquí varios ejemplos de código de controladores que hacen fácil usar el hardware.
Los controladores software tratan con el interfaz hardware – software. Estas rutinas podrían constantemente consultar un contacto A/D, esperando el disparo de un sensor piro eléctrico o podrían estar implementadas como manejadores de interrupciones que solo son llamadas cuando la señal devuelta, por ejemplo, por un sensor infrarrojo de proximidad de nivel alto.

 

 

Sensibilidad y Alcance
Hay dos conceptos importantes a entender cuando se analiza la sensibilidad y el alcance de cualquier tipo de sensor. La sensibilidad es una medida de hasta qué grado la salida de la señal cambia a la vez que las cantidades de las magnitudes medidas. Llamemos a la salida del sensor r y a la cantidad física medida x. Por ejemplo un foto detector podría tener una tensión de salida de digamos, 0.87 V (r) cuando es bombardeado por 2.3 x 1013 fotones por segundo (x). La sensibilidad del sensor se define como:
Un pequeño cambio en la cantidad medida, dx, se relaciona con un pequeño cambio en la repuesta del sensor, dr, mediante la sensibilidad S.
Un dispositivo sensor reacciona a la variación de niveles de algunos estímulos físicos produciendo una tensión característica de salida (o corriente, o frecuencia, etc.). Casi siempre, la circuitería asociada al sensor después amplifica o transforma esta tensión y la introduce en un convertidor analógico-digital conectado a un microprocesador. El convertidor A/D es sensible sólo a rangos limitados de tensiones, frecuentemente 0 á 5 V. En el caso del convertidor A/D de 8-bits, este voltaje se convierte en 256 (28) niveles discretos. Esta es por tanto la ventana del microprocesador al mundo.
No importa lo complejos y sutiles que sean todos los fenómenos se reducen
a un número, o conjunto de números, con valores entre 0 y 255.

 

 


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