Domotica Y Robotica 6x81t

I. DOMOTICA I.1. Concepto Se llama domótica al conjunto de sistemas capaces de automizar una vivienda, aportando servicios de gestión energética, seguridad, bienestar y comunicación, y que pueden estar integrados por medio de redes interiores y exteriores de comunicación, cableadas o inalámbricas, y cuyo control goza de cierta ubicuidad, desde dentro y fuera del hogar. I.2.

Aplicaciones: I.2.1.

Programación y ahorro energético El ahorro energético no es algo tangible, sino un concepto al que se puede llegar de muchas maneras. En muchos casos no es necesario sustituir los aparatos o sistemas del hogar por otros que consuman menos sino una gestión eficiente de los mismos.  Climatización y calderas:

programación

y

zonificación,

pudiéndose utilizar un termostato. 

Se pueden encender o apagar la caldera usando un control de enchufe, mediante telefonía móvil, fija, Wi-Fi o Ethernet.

 Control de toldos y persianas eléctricas, realizando algunas

funciones repetitivas automáticamente o bien por el manualmente mediante un mando a distancia: 

Proteger automáticamente el toldo del viento, con un mismo sensor de viento que actué sobre todos los toldos.



Protección automática del sol, mediante un mismo sensor de sol que actué sobre todos los toldos y persianas.



Con un mando a distancia o control central se puede accionar un producto o agrupación de productos y activar o desactivar el funcionamiento del sensor.

 Gestión eléctrica:



Racionalización de cargas eléctricas: desconexión de equipos de uso no prioritario en función del consumo eléctrico en un momento dado



Gestión de tarifas, derivando el funcionamiento de algunos aparatos a horas de tarifa reducida

 Uso de energías renovables.

I.2.2.

Confort El confort conlleva todas las actuaciones que se puedan llevar a cabo que mejoren el confort en una vivienda. Dichas actuaciones pueden ser de carácter tanto pasivo, como activo o mixtas.  Iluminación: 

Apagado general de todas las luces de la vivienda



Automatización del apagado/encendido en cada punto de luz



Regulación de la iluminación según el nivel de luminosidad ambiente

 Automatización de todos los distintos sistemas, instalaciones

dotándolos de control eficiente y de fácil manejo  Integración del portero al teléfono, o del video portero al televisor  Control vía Internet  Gestión Multimedia y del ocio electrónicos  Generación de macros y programas de forma sencilla para el

y automatización. I.2.3.

Seguridad Consiste en una red de seguridad encargada de proteger tanto los bienes patrimoniales, como la seguridad personal y la vida.

 Alarmas de intrusión (anti intrusión): Se utilizan para detectar o

prevenir la presencia de personas extrañas en una vivienda o edificio. 

Detección de un posible intruso (Detectores volumétricos o perimetrales).



Cierre de persianas puntual y seguro.



Simulación de presencia.

 Detectores y alarmas de detección de incendios (detector de

calor, detector de humo), detector de gas (fugas de gas, para cocinas

no

eléctricas),

escapes

de

agua

e inundación,

concentración de monóxido de carbono en garajes cuando se usan vehículos de combustión.  Alerta médica y tele asistencia.  a cámaras IP.

A modo de ejemplo, un detector de humo colocado en una cocina eléctrica, podría detecte un incendio y apagarla, cortando la electricidad que va a la misma, cuando se I.2.4.

Comunicaciones Son los sistemas o infraestructuras de comunicaciones que posee el hogar.  Ubicuidad en el control tanto externo como interno, control

remoto

desde

Internet, PC,

mandos

(p.ej. PDA con Wi-Fi), aparellaje eléctrico.  Tele asistencia.  Tele mantenimiento.  Informes de consumo y costes.  Transmisión de alarmas.

inalámbricos

 Intercomunicaciones.  Telefonillos y video porteros.

I.2.5.

Accesibilidad Bajo este epígrafe se incluyen las aplicaciones o instalaciones de control remoto del entorno que favorecen la autonomía personal de personas con limitaciones funcionales, o discapacidad. El concepto diseño para todos es un movimiento que pretende crear la sensibilidad necesaria para que al diseñar un producto o servicio se tengan en cuenta las necesidades de todos los posibles s, incluyendo

las

personas

con

diferentes

capacidades

o

discapacidades, es decir, favorecer un diseño accesible para la diversidad humana. La inclusión social y la igualdad son términos o conceptos más generalistas y filosóficos. La domótica aplicada a favorecer la accesibilidad es un reto ético y creativo pero sobre todo es la aplicación de la tecnología en el campo más necesario, para suplir limitaciones funcionales de las personas, incluyendo las personas discapacitadas o mayores. El objetivo no es que las personas con discapacidad puedan acceder a estas tecnologías, porque las tecnologías en si no son un objetivo, sino un medio. El objetivo de estas tecnologías es favorecer la autonomía personal. Los destinatarios de estas tecnologías son todas las personas, ya que por enfermedad, discapacidad o envejecimiento. I.3.

Ejemplos: La domótica incorpora las nuevas tecnologías a nuestras viviendas para facilitar las labores cotidianas. Algunos ejemplos de la domótica iluminación, comunicación y climatización.

son:

II.

ROBOTICA II.1.

Concepto La robótica es una ciencia o rama de la tecnología, que estudia el diseño y construcción de máquinas capaces de desempeñar tareas realizadas por el ser humano o que requieren del uso de inteligencia.

II.2.

Aplicaciones Los robots se clasifican según su campo de aplicación en robots industriales y robots de servicios. Van desde robots tortugas en los salones de clases, robots soldadores en la industria automotriz, hasta brazos tele operadores en el transbordador espacial, lo que evidencia que son utilizados en una diversidad de campos. Los campos de aplicación de la robótica: II.2.1. Industria Un Robot industrial es una máquina que puede efectuar un número diverso de trabajos automáticamente mediante una programación informática previa. Se caracteriza por tener una estructura en forma de brazo mediante el cual puede usar diferentes herramientas o aprehensores situados como elemento terminal de éste. Además,

es capaz de tomar decisiones en función de la información procedente del exterior. El Robot industrial forma parte del progresivo desarrollo de la automatización industrial, favorecido notablemente por el avance de las técnicas de control por computadora, y contribuye de manera decisiva la automatización en los procesos de fabricación de series de mediana y pequeña escala.

II.2.1.1.

Trabajos en Fundición La fundición por inyección fue el primer proceso robotizado (1960). En este proceso el material utilizado que está en estado líquido, es inyectado a presión en un molde, el cual está formado por dos mitades que se mantiene unidas durante la inyección. La pieza solidificada es extraída del molde y enfriada para su posterior desbarbado. En la fundición por inyección el robot puede realizar las siguientes tareas:  Extracción de las piezas del molde y transporte de éstas a un sector enfriado y posteriormente a otro proceso (desbarbado, corte, etc.).  Limpieza y mantenimiento de los moldes.  Colocación de piezas en el interior de los moldes.

II.2.1.2.

Aplicación de Transferencia de Material: Las aplicaciones de transferencia de material se definen como aquellas operaciones en las cuales el objetivo primario es mover una pieza de una posición a otra. Son consideraras entre las operaciones más sencillas o directas de realizar por los robots.

Para las aplicaciones de transferencia de material se requiere comúnmente un robot poco sofisticado, y los requisitos de enclavamiento con otros equipos son típicamente simples.

II.2.1.3.

Paletización: Es un proceso básicamente de manipulación, el cual consiste en disponer piezas sobre una plataforma o bandeja, conocida como palet. Estas piezas ocupan posiciones predeterminadas asegurando estabilidad, y facilidad de manipulación. Existen diferentes tipos

de máquinas que

realizan

operaciones de paletizado, las que al compararlas frente a un robot presentan ventajas en cuanto a velocidad y costo, no obstante son rígidas en cuanto a su funcionamiento, siendo incapaces de modificar sus tareas de carga y descarga.

II.2.1.4.

Carga y Descarga de Máquinas La peligrosidad y monotonía de las operaciones de carga y descarga de máquinas como prensas, estampadoras, hornos o la posibilidad de usar un mismo robot pata transferir una pieza a través de diferentes máquinas de procesado, ha llevado a que un gran número de empresas hayan introducido robots en sus talleres. Las operaciones de carga o descarga son de manejos de material en las que el robot se utiliza para servir a una máquina de producción transfiriendo piezas a/o desde las máquinas.

Existen tres casos dentro de esta categoría de aplicación:  Carga/Descarga de Máquinas: El robot carga una pieza de trabajo en bruto en el proceso y descarga una pieza acabada. Un ejemplo de este caso es una operación de mecanizado.  Carga de Máquinas: El robot debe de cargar la pieza de trabajo en bruto a los materiales en las máquinas, pero la pieza se extrae a través de otro medio. En una operación de prensado, el robot se puede programar para cargar láminas de metal en la prensa, pero se permite que las piezas acabadas caigan fuera de la prensa por gravedad.  Descarga de Máquinas: La máquina produce piezas acabadas a partir de materiales en bruto que se cargan directamente en la máquina sin la ayuda de robots. El robot descarga la pieza de la máquina. Ejemplos de este caso incluyen aplicaciones de fundición de troquel y moldeado plástico.

II.2.1.5.

Operaciones de Procesamiento Además de las aplicaciones de manejo de piezas, existe una gran variedad de aplicaciones en las cuales los robots realizan trabajos directamente sobre piezas. Este trabajo generalmente necesita que el efector final del robot sea una herramienta en lugar de una pinza. Por tanto el uso de una herramienta para efectuar el trabajo es una característica distinta de este grupo de aplicaciones. El tipo de herramienta depende de la operación de procesamiento que se realiza. Dentro de esta gama de aplicaciones destacan las siguientes:

 Soldadura por Puntos: Este es un proceso en el cual dos piezas de metal se soldán en puntos localizados al hacer pasar una gran corriente eléctrica a través de las piezas donde se efectúa la soldadura.  Soldadura por Arco Continua: La soldadura por arco es un proceso de soldadura continua al contrario de la soldadura por punto que podría considerarse un proceso discontinuo.  Aplicación de Materiales. Pintura es la mayoría de los productos fabricados de materiales metálicos requieren de alguna forma de acabado de pintura antes de la entrega al cliente  Aplicación de Adhesivos y Sellantes: En la industria del automóvil los robots son frecuentemente utilizados para la aplicación de cordones de material sellante o adhesivos

(sellantes

de

ventanas

y

parabrisas,

material anticorrosión, etc.).  Desbarbado: Consiste en la eliminación de rebabas de las piezas de metal o plástico, procedentes de algún

proceso

anterior

como

la

fundición,

estampación, etc.  Corte: El corte de materiales es una aplicación reciente

y

de

gran

interés.

La

capacidad

de

reprogramación del robot y su integración en un sistema CIM hace que éste sea ideal para transportar la herramienta de corte llevando a cabo con precisión un programa de corte definido en forma previa a través de un sistema de Diseño Asistido por Computador (CAD).

II.2.1.6.

Otras Operaciones de Proceso

Además de la soldadura por punto, la soldadura por arco, y las mencionadas anteriormente existen una serie de otras aplicaciones de robots que utilizan alguna forma de herramienta especializada como efector final. Algunas de estas operaciones son:  Taladro,

acanalado,

y

otras

aplicaciones

de

mecanizado.  Rectificado, pulido, cepillado y operaciones similares.  Remachado  Taladro

II.2.1.7.

Montaje Los robots empleados en el ensamblaje requieren una gran precisión y repetitividad, no siendo necesario que manejen grandes cargas. El montaje es una de las aplicaciones industriales de la robótica que más está creciendo. Exige una mayor precisión que la soldadura o la pintura y emplea sistemas de sensores de bajo costo y computadoras potentes y baratas. Los robots se usan por ejemplo en el montaje de aparatos electrónicos, para montar microchips en placas de circuito.

II.2.1.8.

Control de Calidad El robot industrial puede participar en el control de calidad usando su capacidad de posicionamiento y manipulación, transportando en su extremo un palpador que le permita realizar un control dimensional de piezas ya fabricadas, tocando puntos clave de éstas. En estos casos suelen utilizarse los robots cartesianos, debido a su precisión, aunque también es válido el uso de robots articulares.

Otras posibles aplicaciones del robot en el control de calidad consisten en utilizar al robot para transportar el instrumental de medida (rayos X, ultrasonidos, etc) a puntos específicos de la pieza a examinar. Los posibles defectos detectados pueden registrarse y almacenarse de la propia unidad de control del robot. Finalmente el robot, puede ser utilizado como manipulador encargado de clasificar piezas según ciertos criterios de calidad (piezas correctas e incorrectas por ejemplo). En este caso el control y decisión (de a qué familia pertenece la pieza) se realiza mediante un sistema específico que permita comunicarse con el robot, como visión artificial, sistema de pesaje, etc. II.2.1.9.

Manipulación en Salas Blancas Diversos procesos de la Industria farmacéutica, como la producción de vacunas y hormonas, o la preparación de injertos de piel y reproducción de células, deben ser realizadas bajo estrictas condiciones de esterilidad. La manipulación de estos productos durante su fabricación es realizada en cabinas con protección de clase 10, donde los operadores deben someterse a un minucioso proceso de esterilización antes de ingresar a ellas. El uso de un robot para estas funciones se realiza introduciéndolo de manera permanente en la cabina, consiguiendo así entre otros beneficios una reducción de riesgo de contaminación, una mayor homogeneidad en la calidad del producto y una reducción en el costo de fabricación. Los robots utilizados pueden ser cualquier robot comercial, normalmente con 6 grados de libertad que cumpla con la normativa correspondiente al entorno de clase 10, y con un alcance inferior a un metro.

II.2.2. Robots de Servicio Existen sectores en los cuales no es preciso conseguir una elevada productividad, en donde las tareas que se realizan no son repetitivas y no existe un conocimiento detallado del entorno. En éstos no existe la posibilidad de sistematizar y clasificar las posibles aplicaciones, ya que

éstas responden a soluciones

aisladas a problemas concretos. Este tipo de robots son llamados robots de servicio. En general la aplicación de la robótica a estos sectores se caracteriza por la falta de estructura, tanto en el entorno como de la tarea a realizar, la poca importancia sobre la rentabilidad económica, y el gran interés por realizar tareas en entornos peligrosos o en aquellos donde no es posible el de personas. II.2.2.1.

Laboratorios Últimamente los robots están encontrando un gran número de aplicaciones en los laboratorios. Éstos llevan a cabo de manera efectiva tareas repetitivas como la colocación de tubos de pruebas dentro de los instrumentos de medición. Los robots son utilizados para realizar procedimientos manuales automatizados. Un típico sistema de preparación de muestras consta de un robot y una estación de laboratorio, la cual contiene balanzas, dispensarios, centrifugados, racks de tubos de pruebas, etc. Donde las muestras son movidas desde la estación de laboratorios por el robot bajo el control de procedimientos de un programa. Los fabricantes de estos sistemas mencionan tres ventajas sobre la operación manual:  Incrementan la productividad.  Mejoran el control de calidad.

 Reducen la exposición del ser humano a sustancias químicas nocivas

II.2.2.2.

Industria Nuclear La tecnología robótica encontró su primera aplicación en la industria nuclear con el desarrollo de tele operadores para manejar material radiactivo. Varios robots y vehículos controlados remotamente han sido utilizados para tal fin en los lugares donde ha ocurrido alguna catástrofe. Esta clase de robots son equipados en su mayoría con sofisticados equipos para detectar niveles de radiación, cámaras, e incluso llegan a traer a bordo un mini laboratorio para hacer pruebas.

II.2.2.3.

Agricultura Para muchos la idea de tener un robot agricultor es ciencia ficción, sin embargo la realidad es muy diferente. El Instituto de Investigación Australiano, ha invertido una gran cantidad de dinero y tiempo en el desarrollo de este tipo de robots.

Entre sus proyectos se encuentra una máquina que esquila a las ovejas. Donde la trayectoria del cortador sobre el cuerpo de las ovejas se planea con un modelo geométrico de la oveja, compensando el tamaño entre la oveja real y el modelo, a través de un conjunto de sensores que registran la información de la respiración del animal, para mandarla a una computadora que realiza las compensaciones necesarias y modifica la trayectoria del cortador en tiempo real.

Por su parte en Francia se hacen aplicaciones de tipo experimental para incluir a los robots en la siembra, y poda de los viñedos, como en la pizca de la manzana.

II.2.2.4.

Espacio La exploración del espacio presenta ciertos problemas para el uso de robots y también es un lugar hostil para el ser humano, ya que, se requiere de un equipo de protección muy costoso tanto en la Tierra como en el Espacio. Por tal motivo muchos científicos han sugerido que es necesario el uso de Robots para continuar con los avances en la exploración espacial; pero como todavía no se llega a un grado de automatización tan precisa para ésta aplicación, el ser humano aún no ha podido ser reemplazado por éstos.

Por otro lado, los teleoperadores han sido utilizados para realizar tareas en los transbordadores espaciales. También se

realizan

algunas

investigaciones,

que

están

encaminadas al diseño, construcción y control de vehículos autónomos, los cuales llevarán a bordo complejos laboratorios

y

cámaras

muy

sofisticadas

para

la

exploración de otros planetas.

II.2.2.5.

Vehículos Submarinos Dos eventos durante el verano de 1985 provocaron el incremento por el interés de los vehículos submarinos:  Un avión de la Air Indian se estrelló en el Océano Atlántico cerca de las costas de Irlanda. Un vehículo

submarino

guiado

remotamente,

normalmente utilizado para el tendido de cable, fue

utilizado para encontrar y recobrar la caja negra del avión.  El descubrimiento del Titanic en el fondo de un cañón, cuatro kilómetros abajo de la superficie, donde había permanecido después del choque con un iceberg en 191. Un vehículo submarino fue utilizado para encontrar, explorar y filmar el hallazgo.

En la actualidad muchos de estos vehículos submarinos son utilizados en:  La inspección y mantenimiento de tuberías que conducen petróleo, gas o aceite en las plataformas oceánicas  El

tendido

e

inspección

del

cableado

para

comunicaciones, para investigaciones geológicas y geofísicas en el suelo marino.

El estudio e investigación de este tipo de robots aumentará a medida que la industria se interese en la utilización de éstos, considerando los beneficios que se obtendrían si se consigue una tecnología segura para la exploración del suelo marino y la explotación del mismo.

II.2.2.6.

Educación Los robots están apareciendo en los salones de clases de tres distintas formas:

 Primero, los programas educacionales utilizan la simulación de control de robots como un medio de enseñanza. Un ejemplo palpable es la utilización del lenguaje de programación del robot Karel, el cual es un subconjunto de Pascal utilizado para la introducción a la enseñanza de la programación.  El segundo y de uso más común es el uso del robot tortuga en conjunción con el lenguaje LOGO para enseñar ciencias computacionales. LOGO fue creado

con

la

intención

de

proporcionar

al

estudiante un medio natural y divertido en el aprendizaje de las matemáticas.  En tercer lugar está el uso de los robots en los salones de clases. Una serie de manipuladores de bajo costo, robots móviles y sistemas completos desarrollados para su utilización en los laboratorios educacionales. Debido a su bajo costo muchos de estos sistemas no poseen una

fiabilidad en su sistema mecánico, tienen

poca exactitud, no existen

los sensores y en su mayoría

carecen de software

II.2.2.7.

Construcción Japón es el país que cuenta con un mayor número de sistemas en funcionamiento de las tareas robotizables dentro de la construcción de edificios (comerciales, industriales, residenciales) y podrían agruparse en:

Operaciones de colocación de elementos

 Construcción

mediante

colocación

repetitiva

de

estructuras básicas como ladrillos bloques, etc.  Posicionamiento de pesas, normalmente grandes y pesadas (vigas).  Unión de diferentes piezas que componen una estructura (soldadura, remaches, etc).  Sellado de las uniones entre diferentes piezas

Operaciones de tratamiento de superficies  Acabado de superficies (pulido).  Recubrimiento de superficies con pintura, barniz, etc.  Extensión de material sobre la superficie (cemento, espuma aislante, etc).

Operaciones de rellenado

 Vertido de cemento u hormigón en encofrados  Excavación para la preparación de terrenos y movimientos de tierra  Rellenado con tierra de volúmenes vacíos

Otras: Inspección y control

II.2.2.8.

Medicina

De entre las varias aplicaciones de la robótica a la medicina destaca la cirugía, realizándose determinadas operaciones de neurocirugía.

Mediante el robot es posible obtener la información necesaria para que el equipo médico decida el punto exacto donde debe ser realizada la incisión, para que penetre la sonda y obtener una muestra para realizar la biopsia. El robot se encuentra perfectamente situado con respecto

al

paciente

y

porta

en

su

extremo

los

instrumentos necesarios para realizar la incisión, tomar la muestra, etc.

Otro posible beneficio de la aplicación de la robótica a la cirugía se encuentra en el telediagnóstico y la telecirugía, esta última consiste en la operación remota de un paciente mediante un telemanipulador.

II.2.2.9.

Ciencia Ficción El concepto popular de un robot, es que tiene apariencia humana y que actúa como un ser humano. Este concepto de humanoide ha sido inspirado y estimulado por varias narraciones de ciencia ficción. Entre los escritores de ciencia ficción, Isaac Asimov ha contribuido con varias narraciones relativas a robots, comenzando en 1939, y a él se atribuye el acuñamiento del término «robótica». La imagen de un robot que aparece en su obra es el de una máquina bien diseñada y con una seguridad garantizada que actúa de acuerdo con tres principios denominados por Asimov las Tres Leyes de la Robótica, y son:

 Un robot no puede actuar contra un ser humano o, mediante la inacción, permitir que un ser humano sufra daños.  Un robot debe obedecer las órdenes dadas por los seres humano, salvo que estén en conflicto con la Primera Ley.  Un robot debe proteger su propia existencia, a no ser que esté en conflicto con las dos primeras leyes. II.3.

Ejemplos:  Una de las principales aplicaciones de los robots se encuentra en las armadoras de automóviles, en donde se utilizan brazos robotizados para realizar soldaduras de las partes del automóvil.

 En informática existen programas que son denominados robots que se utilizan, principalmente, para navegar en Internet en búsqueda de nuevas páginas. Estos robots son utilizados por buscadores como google.

 Robot limpiador de albercas, este robot se deja en la piscina y él se encarga de realizar la limpieza, cuenta con un sistema de flotación que le permite sumergirse y aspirar el piso o flotar para limpiar las paredes conforme sube a la superficie.