PRACTICAS CON TINKERCAD

HCLM MANEJO ARDUINO

SENSOR DE DISTANCIA TRES BOMBILLOS

HCLM SEMÁFORO

PRACTICAS CON TINKERCAD

PROTOBOARD:

Es un tablero con orificios, en el que podemos insertar componentes electrónicos y cables para armar circuitos. Como su nombre lo indica, esta tableta sirve para experimentar con circuitos eléctricos, con lo que se asegura el buen funcionamiento del mismo. Esta se divide en tres regiones: Canal central, buses y pistas.

BATERIAS:

Artefacto compuesto por celdas electroquímicas capaces de convertir la energía química en su interior en energia electrica, mediante la acumulación de corriente alterna. De esta manera, sirven para alimentar distintos circuitos eléctricos, dependiendo de su tamaño y potencia. contienen celdas químicas que presentan un polo positivo (cátodo) y otro negativo (ánodo), así como electrolitos que permiten el flujo eléctrico hacia el exterior.

MOTORES:

En cuanto a la elección de motores, para estos pequeños robots es clara la elección de servomotores. Los servos nos permitirán indicar el ángulo de giro de cada uno de los motores, además de que, una vez llevados a una posición, la mantienen con un par de fuerza definido en sus características. Estos servos serán los que permitan moverse al robot, además de formar gran parte de su estructura.

CABLES JUMPER:

Un jumper es un tipo de socket rectangular de plástico que a su vez tiene en su interior dos o más sockets metálicos con un espacio entre ellos de 0.2 mm hechos de fósforo-bronce, de una aleación de cobre­-níquel, de estaño o de latón y con un color dorado o cromado, de tal manera que cuando se introducen y se empujan hacia los pines de un circuito, éstos cierran el circuito cubriendo completamente los pines, resultando en una conexión temporal.

RESISTENCIA:

El fenómeno de resistencia eléctrica, descubierto por Georg Ohm en el año 1927, está vinculado con la oposición con la que se encuentra la corriente eléctrica  a la hora de circular en una determinada sustancia. Esta resistencia se expresa en Ohmios. Dentro de la física, el concepto de resistencia también alude a aquellos componente electrónicos que han sido creados para la introducción de de resistencia eléctrica entre dos puntos de un determinado circuito.

BOMBILLOS LED:

Los LEDs son componentes electrónicos que son capaces de emitir luz al ser atravesados por una corriente eléctrica. Las siglas “LED” provienen del acrónimo en inglés de “Light Emitting Diode” o lo que traducido al español sería “Diodo Emisor de Luz”. Estos están conformados básicamente por un chip de material semiconductor dopado con impurezas, las cuales crean conjunciones del tipo P-N. Los LEDs, a diferencia de las luminarias tradicionales, poseen polaridad (siendo el ánodo el terminal positivo y el cátodo el terminal negativo) por lo que funcionan únicamente al ser polarizados en directo.

ROBÓTICA

¿QUÉ ES?
Podemos definir el significado de la robótica como una ciencia que aglutina varias ramas tecnológicas o disciplinas, con el objetivo de diseñar maquinas robotizadas que sean capaces de realizar tareas automatizadas o de simular el comportamiento humano o animal, en función de la capacidad de su software.



ANTECEDENTES:
Era agrícola e industrial
A través de la historia la tecnología de cada época ha sido poderosamente influyente en la vida cotidiana de sus sociedades. Los productos y la ocupación han sido dictados por la tecnología disponible, por ejemplo en la era agrícola cuya tecnología era muy primitiva, esta estaba formada por herramientas muy simples que, sin embargo eran lo último en tecnología, como consecuencia de ello la mayoría de la gente eran agricultores y todo el trabajo se hacía mediante la fuerza de los hombres y de los animales.

​Grecia: Automatos (autómata)
- Herón de Alejandría (85 d. C.) (fuente de pájaros cantores)

Edad Media
– Hombre de hierro de Alberto Magno (1204- 1282)
– Gallo de Estrasburgo (1352)

Renacimiento
– León Mecánico de Leonardo da Vinci (1499)
– Hombre de Palo de Juanelo Turriano (1525)

Siglos XVII- XIX
– Muñecos (flautista) de Jacques Vaucanson (1738)
– Escriba, organista, dibujante de familia Droz (1770)
– Muñeca dibujante de Henry Maillardet

A mediados del siglo XVIII, los molinos de agua, la máquina de vapor y otros transformadores de energía reemplazaron la fuerza humana y animal como fuente principal de energía. Las nuevas máquinas de fabricación impulsaron el crecimiento de la industria y mucha gente pasó a estar empleada en las nuevas fábricas como trabajadores. Los bienes se producían más rápidamente y mejor que antes y la calidad de vida aumentó. Los cambios se sucedieron tan deprisa que a este período se le conoce como "Revolución Industrial".

Era de la información
En la mitad del siglo XX surgen las industrias basadas en la ciencia, las mejoras tecnológicas en la electrónica hicieron posible el ordenador. Este constituye el desarrollo más importante, el ordenador revolucionó el modo de procesar y comunicar la información. Como resultado la información se ha convertido en un bien más del mercado y esta nueva era se conoce como la era de la información o "post-industrial".
La tecnología de la información tiene un gran impacto en la sociedad, ordenadores, fibra óptica, radio, televisión y satélites de comunicación son sólo ejemplos de dispositivos que tienen un enorme efecto sobre nuestra vida y economía.
Un gran porcentaje de empleos requieren "trabajadores informáticos" y cada vez menos se necesitan "trabajadores de producción". La tecnología de la información ha sido responsable del espectacular crecimiento de la Robótica, y a medida que la era industrial declina se espera que cada vez más trabajo físico sea realizado por robots.


HISTORIA:
Jonathan Wilkins, director de marketing de EU Automation, comenta los hitos en la robótica, desde la mitología antigua hasta nuestros días.

Mitología antigua

La idea de vida artificial está fuertemente enraizada tanto en la mitología como en las creencias populares. La mitología griega cuenta que el dios Hefesto construía robots antiguos como asistentes del taller, además de un guardia robot gigante llamado Talos. Se dice que Vulcano, el dios romano del fuego y la metalurgia, creaba esclavas de oro. Otro mito antiguo lo encontramos en Golem, perteneciente a las creencias populares judías. Golem era un ser animado creado a partir de materia inanimada.

Primeras concepciones y comienzos

La idea de autómatas mecánicos se remonta a 2000 años atrás. Allá por el 60 a. C., Herón de Alejandría construyó un carro de tres ruedas que podía seguir una ruta preprogramada. El carro se propulsaba mediante un peso descendente, que tiraba de una cuerda envuelta alrededor de dos ejes. La dirección del carro podía cambiarse usando clavijas. Este mecanismo primitivo es similar al código binario moderno, ya que cada segmento tenía dos configuraciones y producía diversas acciones dependiendo de cómo se dispusieran.

En 1478 Leonardo da Vinci diseñó lo que se ha considerado el primer vagón autopropulsado que se activaba mediante resortes de mecanismos de relojería. También creó una ilustración del primer humanoide del que se tiene registro: su guerrero con armadura. Se desconoce si el boceto de Da Vinci se llegó a construir alguna vez. En teoría, este primer robot podía realizar diversos movimientos, que incluían sentarse y saludar con la mano.

Y es esta idea precoz de interactuación con los humanos la que se emplea de manera industrial hoy en día. Baxter, el robot humanoide de dos brazos, puede reaccionar a las acciones de los humanos y cuenta con un «rostro» que es un monitor LCD. Eso significa que ahora los robots pueden trabajar junto con humanos, lo que ha abierto las puertas a nuevas aplicaciones.

La robótica moderna

Una mayor innovación en el campo de la mecánica compleja, así como la introducción de la electricidad, han constituido importantes motores en el ámbito de la robótica. El desarrollo de la robótica moderna dependió también de varias invenciones vitales, como un motor que activara el movimiento, así como dispositivos electrónicos destinados a la automatización y el control.

A mediados del siglo XX aparecieron nuevos conceptos procedentes del campo de la cibernética y el desarrollo de las tortugas de Walter. Dichas tortugas consistían sencillamente en dos sistemas celulares que podían mostrar varios comportamientos, entre ellos, esquivar obstáculos, además de avanzar hacia la luz y alejarse de ella. De forma generalizada, se consideraron los primeros robots electrónicos con autonomía.

Introducción en la industria

La primera introducción a gran escala de robots se produjo en las fábricas y este sigue siendo su uso preferente hoy en día. George Devol y Joe Engelberger desarrollaron el primer brazo de robot programable capaz de realizar tareas. Más tarde se conocería con el nombre de UNIMATE, el primer robot industrial. Se introdujo en una cadena de producción de General Motors en 1961, donde llevaba a cabo tareas predominantemente repetitivas y peligrosas de la línea de producción de automoción. 1978 fue testigo de la introducción de SCARA (Selective Compliance Articulated Robot Arm, por sus siglas en inglés). Este tipo de robot cuenta con un exclusivo movimiento de cuatro ejes y resulta ideal para tareas que consisten en coger y colocar aplicaciones (pick-and-place).

Los robots industriales manipuladores actúan ahora como caballos de batalla en la industria de fabricación. No suele tratarse de robots inteligentes, pero son polivalentes y se pueden reprogramar. Los robots industriales se aplicaron en un principio en tareas a alta temperatura, difíciles y peligrosas y ahora se emplean una serie de aplicaciones más amplia.

La International Federation of Robotics ha revelado un récord de ventas de 240 000 robots industriales en 2015. Los sectores de la automoción y de la electrónica están invirtiendo sumas considerables en la automatización. Asia y Norteamérica se consideran los primeros motores de crecimiento internacional. Las ventas globales aumentaron un ocho por ciento en 2015, lo que supone un récord de ventas por tercer año consecutivo. Es obvio que, a nivel mundial, la industria está explorando los beneficios de la producción inteligente y conectada.

Los robots industriales han pasado por diversas fases desde que se introdujeron en 1961. Las generaciones más recientes de robots ya no están encerradas en jaulas alejadas de los humanos por motivos de seguridad, sino que trabajan a su lado. Esta generación de robots industriales se conoce como robots colaborativos o cobots. Se han desarrollado sensores que apagan el robot en caso de que se acerquen demasiado a los humanos. Muchos cobots no requieren una programación compleja y se les pueden enseñar nuevas habilidades. Sin embargo, estos todavía suponen una pequeña parte del total de robots industriales actuales.

Las máquinas inteligentes son cada vez más habituales. En los próximos años se prevé que los robots sean omnipresentes en la industria, el sector militar, el campo de la búsqueda y el rescate, el sector médico y en los entornos de investigación. También se espera que los robots cobren popularidad en el entorno doméstico, como es el caso del aspirador Roomba de iRobot, que ha demostrado no estar muy alejado del concepto precoz de Aristóteles de sustitución de esclavos.

Los robots han progresado enormemente desde la definición proporcionada por Aristóteles. Aunque puede que no sean aptos para cualquier aplicación o entorno industrial, la maquinaria de automatización industrial, que constituye su su equivalencia ligeramente más antigua, ya se emplea de manera generalizada en una amplia gama de sectores industriales.

EJEMPLOS:

APLICACIONES:

Industria

• Transporte de materiales

• Montaje

• Corte mecánico, rectificado, desbardado y pulido

• Pintura

• Manipulación de plásticos y otros materiales

• Tareas peligrosas como soldaduras, implementación de sustancias inhalantes nocivas, transporte de materiales pesados.

• Reciclaje

• Medición, inspección, control de calidad

​Química

Hay procesos dentro de la química donde los robots facilitan en gran medida las labores, siendo en la disolución de muestras donde ha supuesto un importante avance.

​Física

Una de las aplicaciones de la robótica en el plano de la física está presente dentro de la exploración espacial.

​

Medicina

• Mediciones y tareas repetitivas

• Terapia y rehabilitación: miembros artificiales, robots de soporte a las terapias de rehabilitación o robots para proveer asistencia personal en hospitales

• Mejorar procesos quirúrgicos

• Almacenaje y distribución de medicamentos

Militar

• Desactivar bombas

• Búsqueda y rescate en catástrofes

Vida doméstica

• Aspirador

• Domótica: automatización de viviendas como las persianas, las luces, la calefacción o el aire acondicionado y también la seguridad. Nos permite detectar gases, incendios, intrusos, ayuda a ahorrar electricidad y calefacción. Y por supuesto, se mejora el confort de la vida diaria.

Educación

En el plano educativo es fundamental hacer mención al uso de la robótica  mediante habilidades STEM: Science, Technology, Engineering & Maths.  

PARTES DE UN ROBOT:

HARDWARE: 

• Chasis o esqueleto del robot
• Sensores
• Cerebro: Arduino y microcontroladores
• Raspberry PI

SOFTWARE:

El programa de un robot es el conjunto de instrucciones que permite que el robot realice diferentes tareas o labores de forma autónoma. Para lograr el funcionamiento un robot tiene algo similar a un cerebro, esto corresponde al controlador, el cual en su memoria contiene un programa, elaborado dependiendo de la función del robot.

Por ejemplo, un robot que tiene como función la búsqueda de una luz intermitente, debe tener un sensor de luminosidad que envíe al cerebro o controlador, la información sobre la cantidad de luminosidad, en la medida que el robot se mueva, esta información irá cambiando. El programa del robot realiza entonces el calculo de esta medida para medir la cercanía de la fuente de luz, el programa también determina si el robot debe girar a la derecha o la izquierda, avanzar o retroceder. Esta es la función del programa, determinar con base en la información que le llega de los sensores, cual debe ser el movimiento del robot enviando señales de control a los actuadores o motores.

Dependiendo el tipo de controlador empleado (Arduino, microcontrolador o similares), se cuentan con diferentes entornos de desarrollo, que son los que permiten realizar la creación del programa que se almacenará en el controlador, para manejar las diferentes partes del robot. Cada programa se diseña dependiendo de la utilidad y funcionalidad del proyecto o del robot especifico.

SENSORES:

Sensores ultrasonidos o ultrasónicos:

Estos sensores envían una señal que al rebotar con los posibles obstáculos y regresar, permiten calcular la distancia a la cual se encuentra el objeto que se encuentra al frente.

Por lo general estos sensores permiten detectar objetos situados en una distancia entre 0 y 6 metros. La señal recibida se envía al controlador del robot quien es el que realiza el calculo de la distancia con base en el tiempo de ida y vuelta de la señal ultrasónica enviada.

Sensores de temperatura o térmicos:

Estos sensores son capaces de medir la temperatura de objetos que se encuentre a una distancia de incluso 2 metros.

Por lo general estos sensores cuentan en su interior con una matriz de varios sensores (entre 4 y 8 sensores). Una de las ventajas de estos sensores es que permiten detectar personas por ejemplo sin necesidad de que se tenga movimiento.

Estos sensores permiten realizar mediciones en promedio 100 veces por segundo.

El rango de medición de estos sensores varia dependiendo su costo y precisión, por lo general tienen un rango de medición de 180 grados centígrados.

Sensores infrarrojos:

Estos sensores permiten la medición de distancias con una precisión mayor que los ultrasonidos; se emplean para medir distancias de objetos a menos de 80 cms.

Los sensores infrarrojos permiten que se estén continuamente realizando la medición de la distancia; para ser más exactos cada 50 mili segundos.

Sensores de contacto o toque:

Estos sensores permiten detectar obstáculos por contacto cuando los demás sensores han fallado.

Estos sensores se utilizan como detectores de final de carrera para detectar posiciones de piezas motorizadas, objetos y palancas. Permiten que los robots tengan una medida de seguridad para prevenir golpes y averías ante eventuales choques.

Sensores de gas, monóxido de carbono y humo:

Estos sensores permiten detectar si hay una presencia de humo o de gas combustible en concentraciones entre 10 y 12.000 ppm (partículas por millón), para el caso de humo y gas; y para el caso de monóxido de carbono permiten detectar concentraciones entre 10 y 1200 ppm.

Sensores de vibración:

Estos sensores permiten detectar tanto la vibración como el movimiento, ya no requieren el uso de mercurio. Su funcionamiento permite pasar de abierto a cerrado o viceversa cuando se desequilibra por vibración o golpe.

Sensores de aceleración lineal:

Esto sensores permiten detectar cuando ocurre una velocidad o un impacto que genera fuerza mayor a 5 G +/- 1.5 G. Ayudan a detectar diferentes golpes e impactos de los robots; está conformados por una cápsula hermética que tiene un contacto normalmente abierto y se cierra si se realiza la aceleración suficiente.

Sensores de temperatura:

Los sensores de temperatura permiten generar un cambio en el voltaje en un pin del mismo sensor, cuando ocurre un cambio de temperatura. En la mayoría de sensores se tiene una precisión de +/- 1 grados centígrados en temperatura entre 0 y 70o.

Sensores de visión:

Estos sensores están conformados por una cámara que captura imágenes en formato digital, junto con un programa de reconocimiento de código abierto.

Sus costos han disminuido permitiendo incorporarlos en diferentes robots, que requieren detección de colores y reconocimiento de formas y objetos, para realizar aplicaciones como el seguimiento de objetos que están en movimiento

LOCOMOCIÓN:

Terrestre: Ruedas y patas                                                   

Aérea: Drones

Acuática: