Introducción a la Robótica Básica (II)

Todo robot necesita elementos que le permitan el desplazamiento o el movimientos de los elementos que lo forman. Brazos, ruedas, grúas, etc. Para ello se utilizan motores eléctricos  elementos hidráulicos o neumáticos  Para robots de uso no industrial se utilizan motores eléctricos de corriente continua, ya que por su fácil manejo, alto rendimiento para tareas estándar y bajo coste los convierte en un elemento muy apreciado. Para las aplicaciones industriales se utilizan habitualmente motores del tipo neumático o hidráulico  ya que por su alta capacidad de carga los vuelve especialmente interesantes en aplicaciones industriales, sin embargo el costo y su mantenimiento es suficientemente alto como para no ser utilizados habitualmente en aplicaciones más "simples".

Para robots, "convencionales", robots a nivel de usuario, utilizamos los siguientes tipos de motores eléctricos de corriente continua:

En primer lugar, el motor continuo sin final de carrera. Estos motores son los típicos utilizados en múltiples juguetes, slot  y muchos otros aparatos. El funcionamiento de este tipo de motor es sencillo.

Esquema motor de corriente continua

Como vemos en la imagen, tenemos un polo positivo y otro negativo creado por imanes, en el centro, acoplado una bobina, la cual, al pasar una corriente por dicha bobina, esta genera un campo magnético  lo que hace que sea continuamente repelida por los imanes, lo que genera un movimiento continuo.

Así es básicamente como funciona un motor eléctrico de corriente continua. Estos, básicamente, son utilizados para el desplazamiento del robot con ruedas o cadenas. No requieren gran cantidad de energía y podemos encontrarlos de diversos tamaños y potencias.

El problema surge, cuando, aún queriendo desplazarnos, queremos saber cuanto nos hemos desplazado, por alguna especificación del programa implementado en el robot o por la situación donde se encuentra.

Para ello se utiliza un motor paso a paso. Son motores practicamente iguales que los continuos, la diferencia es que es posible controlar la posición del eje del motor, y en consecuencia, el desplazamiento del elemento por el que esté siendo utilizado.

Esquema funcionamiento motor paso a paso de medio paso.

Como vemos en el esquema, dependiendo del acoplamiento magnético de las bobinas, atraerá el eje a una zona concreta del motor, por lo que podemos controlar con ayuda de un microcontrolador, que bobinados queremos activar, cuantas veces y durante cuanto tiempo.

Cuando el desplazamiento se va a realizar de manera no rodante, se utilizan los servo-motores. Estos servo-motores son motores controlados por una señal digital a través de un microcontrolador. Estan calibrados grado a grado, siendo normalmente su recorrido de 0º a 300º aproximadamente (dependiendo del fabricante.) lo que permite controlar la posición de cada motor con una precisión muy alta.

Interior servo motor

Existe una gran variedad de estos motores pudiendo encontrarlos desde los gramos de fuerza por motor (conocidos como microservos) hasta los cientos de kilos de fuerza. Estos motores no se utilizan únicamente para el desplazamiento no rodante, además se utilizan para funciones de carga, grúa, etc.

Estos son los motores utilizados a nivel de usuario. En esta descripción no vamos a profundizar en motores neumáticos o hidráulicos ya que su utilización y configuración es más costosa, además, de que son utilizados, en su mayoría, en industria.

http://www.cursomicros.com/avr/entrada-salida-generales/motores-paso-a-paso.html
http://www.klugers.net/web/mecanica-/60-el-servomotor
http://autodesarrollo-electricidadpractica.blogspot.com.es/2011/07/motores-electricos.html

Introducción a la Robotica Básica (I)

En los últimos días hemos visto ferias de la semana de la ciencia celebradas en distintos lugares de España. En estas ferias son muy habituales las energías renovables, experimentos sencillos de química y física, óptica  telecomunicaciones y robótica.

El problema que surgen de estas exposiciones es, básicamente, lo que se expone. Mucha información en muy poco tiempo y sobre temas los cuales la sociedad general no tiene muchos conocimientos, y aunque el esfuerzo de los ponentes en dichas exposiciones es inmenso a la hora de acercar la ciencia y la tecnología a la sociedad hay veces que se quedan cortas las exposiciones o los conceptos.

Es por ello, que hoy, hablamos de robótica básica, algo que normalmente vemos en este tipo de exposiciones.

La primera pregunta que surge es, ¿que és un robot? según la R.A.E. (Real Academia Española):

(Del ingl. robot, y este del checo robota, trabajo, prestación personal).

1. m. Máquina o ingenio electrónico programable, capaz de manipular objetos y realizar operaciones antes reservadas solo a las personas.

Entendiendo este concepto, vemos que un robot es un "dispositivo" electrónico capaz de realizar una acción  o una tarea la cual normalmente la realizaba solo los seres humanos, por ejemplo, andar, coger objetos, desplazarse por terrenos complejos, etc. En esta clasificación no incluimos los "robots" como se denominan a cierto tipo de electrodomésticos ya que esos entran más en la categoría de electrodomésticos inteligentes.

Siendo esto así, tenemos dos tipos de robots:

• Fijos
• Móviles

Dentro de los robots fijos son comúnmente conocidos los robots industriales.

Robot industrial modelo KUKA

Este tipo de robot tiene la característica de ser capaz de realizar múltiples tareas en su lugar de trabajo, desplazar piezas de gran embergadura y trabajar en lugares donde comúnmente los humanos es peligroso hacerlo. Este tipo de robot se suele emplear normalmente en cadenas de montaje, donde las tiradas de un mismo producto suelen ser rápidas y repetitivas.

Pasando a los robots móviles podemos encontrar:

• Rodantes
• Zoomorficos
• Combinados
• Humanoides o con forma humana.

Como vemos, aquí hay una gran variedad de robots, y por sus nombres podemos imaginarnos como son cada uno. Estos tipos de robots tienen como característica principal la capacidad de desplazarse desde un punto A a un punto B. Ademas de ser capaces de decidir ciertas acciones mediante su programación integrada.  Vamos a ir  viendo ejemplos de cada uno y explicando pequeñas características de ellos.

Robot rodante: Este tipo de robot tiene la principal característica que su medio de desplazamiento es a traves de ruedas o cadenas.  

SR1, robot rodante con sonar frontal

Estos tipos de robot tienen la facilidad de que al tener gran capacidad de carga y normalmente gran estabilidad son capaces de usar gran cantidad de sensores y elementos de control, por lo que los hacen muy útiles en tareas exploración e investigación ademas de ser muy útiles en espacios cerrados. 

Robot Zoomorfico: Como bien se puede intuir, este tipo de robot tiene forma de animal normalmente. Los mas usuales son de 4 a 6 patas, habiendolos de muchas mas patas para su desplazamiento. Su capacidad de carga y sensorización va a depender mucho del diseño del propio robot, ya que podemos encontrarlos de diferentes tamaños, usos y capacidades

Los robots tipo aracnido son los más típicos entre los zoomorficos

Robot combinado: Son aquellos que combinan caracteristicas de los robots rodantes con las de un zoomorfico. Son mas flexibles en sus caracteristicas y permiten una capacidad de combinación bastante amplia.

Bigdog, ejemplo de robot combinado

Robot Humanoide: Este tipo de robot, es el "robot" por excelencia. Es la idea popular que tenemos de robot. Desde la idea que nos dío Karal Capek con su obra R.U.R. o con las novelas de ciencia ficción de  Isaac Asimov y sus contemporaneos, cuando alguien habla en robotica se nos viene a la mente a C3PO, Terminator, Robocop, Wall-e y un largo etc. Esa idea no es totalmente correcta, ya que aún siendo el concepto correcto, forma humana, no son robot asesinos, policias o que "dominan 6 millones de formas de comunicacion". Son sencillamente robots, con una programación preestablecida los cuales llevan a cabo las tareas indicadas por el programador. Entonces ¿por qué forma humana? Basicamente, nos sentimos más "comodos" con un dispositivo lo más humano posible que con una maquina fria. Es sencillamente el mero hecho de la interacción hombre maquina.

Este tipo de robot está aún en fase de experimentación, aunque en la ultima decada su mejora ha sido más que considerable y pudiendo atreverme a que en pocos años podremos ver robots humanoides cada vez más cerca y no algo lejano o muy tecnológico. 

Distintos ejemplos de robots humanoides o de forma humana

Pero primero, es muy posible que esa introducción de la robotica a casa se realice con robots "más" sencillos, como los rodantes o los zoomorficos. Eso lo podemos ver ya en robots como los limpia suelos o similares. Todo ha de ir poco a poco. La introducción de este tipo de robots se hace cada vez más palpable en la comunidad universitaria, al ser un tipo de robot que puede ser utilizado practicamente en cualquier tipo de ingeniería técnica. Esperemos ir viendo progresos en los próximos años.

http://www.kuka-robotics.com/es/products/industrial_robots/special/high_accuracy_robots/kr60_ha/

http://www.bushers.com/seminarios/pics_archivos/Robot%20SR1.htm

http://www.bostondynamics.com/robot_bigdog.html

http://www.portalhacker.net/index.php?topic=57418.0

http://www.robonova.de/store/home.php

http://www.aldebaran-robotics.com/en/

http://www.robotis.com/xe/bioloid_en

http://world.honda.com/ASIMO/

Elektronik und andere themen auf Deutsch

Heute möchte ich etwas auf Deutsch schreiben. Warum? Weil ich eine gute Erfahrung in Deutschland hatte. Ich habe ein kurze Zeit in Deutschland gewohnt aber in dieser Zeit habe ich viele und unterschiede Sache gelernt, nicht nür Deutsch sonder auch Robotik, Elektronik, Deutschland und die Deutscher und über das Leben.....aber das, vielleicht werde ich darüber andere Tag schreiben :)

Über Robotik (robotica auf Spanisch) könnte ich gelernt dass ein Roboter in Deutschland wie in Spanien ist. Außerdem habe ich in Deutschland gesehen, dass die Idee von den Spaniern über Deutschland haben, ist ungefähr richtig. Die Idee ist.........Deutschland hat Technologie und Spanien Keine..............najaaa, so la la.
Deutschland hat Geld............Spanien kein Geld. Das ist genauer.

Deutschland hat die Kapazität und die Intelligent um in Technologie zu invistieren obwohl Deutschland Geld oder kein Geld hat. Aber in Spanien einige Leute, die dieses Land regiert, sagen.....warum möchte ich in Techonologie invistieren? Wir brauchen nicht zu erforschen  und wir haben "kein" Geld.

Und die Spaniern, wie mein Bruder, Schwester, Freunde, Familie, ich, die viele Jahre studiert haben, und sind Ingenieur, Arzt, Chemie, Technik, usw. und sehen sie, dass keine Zukunft in Spanien haben weil einige Leute, von  alle die spanischen Regierum, das GANZES SPANISCHES GELD gestohlen hat, und die andere, die nür Studium haben, können in Spanien ihre Studium nicht benuzten und die einzig möglickeit ist nach ausland zu gehen.

Und Jetzt unsere Regierum sagt das kein Geld für Erforschung hat.................ein moment Regierum, Wie können Sie sagen dass Sie KEIN Geld für Erföschung hat? Spanien ist der 5. grosste Land in Europa, und unsere Bereich von Erforschung produziert am Ende VIEL Geld in Spanien. Wir haben viele Technologie Firmen in Spanien und Sie, Regierum, mochten Sie nicht mehr am Erforschung investieren? Was denken Sie? Wie sehen Sie die spanische Zukunft ohne Forschung? Was wird Spanien machen wenn alle die "gute" nach ausland gehen und hier, in unsere Heimat, wird niemand bleiben?

Erforscher in Spanien

Wir verlieren alles, Häuses, Technologie, unsere Leben. Das ist nicht eine Krise, das ist ein Gestohlene.
Das ist traurig, aber das ist die spanische Realität.

P.D: Entschuldigen Sie mich für mein Deutsch. Es ist nicht fantastisch.

He escrito esto en alemán para que desde el centro de Europa, lean, con su idioma, lo que ocurre aquí  y de boca de un español y no de ninguna agencia de comunicación.

Observación Planetaria sin instrumentos.

Como buen curioso por todo, uno puede cultivar muchos campos de la ciencia, de la literatura o de ambos.
Entre uno de esos campos está la astronomía. Mucha gente cree que la astronomía solo es para científicos o gente con conocimientos e instrumentos potentes con lo que ver los planetas y las estrellas. Pero eso no es cierto, uno puede ser astrónomo (principiante o amateur claro esta) sin ningún instrumento y usando la misma herramienta con la que leéis estas palabras. La simple vista.

A simple vista se pueden observar infinidad de cosas, desde las constelaciones, que son las agrupaciones de estrellas más brillantes que forman formas en el cielo nocturno. Planetas, esos elementos del cielo tan parecidos y tan distintos a la tierra pero que los distinguimos por su cercanía  por su alta velocidad en el cielo con respecto al fondo estrellado y por nulo parpadeo. Los cometas, asteroides, galaxias...............
Tantas cosas existen que tendría que estar aquí mas de una semana explicándolo todo, es por ello que nos vamos a centrar en los planetas.

La tierra en comparación con Jupiter

Los planetas observables a simple vista como los que observamos por el telescopio u otro instrumento los vamos a distinguir por una característica fundamental. Estos cuerpos no emiten luz propia, solo reflejan la que le llega del sol, por lo que podremos comprobar que estos cuerpos no parpadean en comparación a las estrellas que si parpadean. Los planetas observables facilmente a simple vista son, Venus, Marte, Júpiter y Saturno.  Añadir que la observación de cualquier cuerpo celeste es más fácil en noches cuando hay luna nueva, por la disminución drástica de la iluminación por le reflejo de la luna, no cuando hay luna llena.

Pero, ¿cuando se pueden ver estos cuerpos? Vamos a ir uno por uno. Las referencias se darán solo para el hemisferio norte.

Mercurio: Mercurio no lo he puesto en la lista principal ya que no es un objeto facil de ver a simple vista, aunque si se puede ver. Lo encontraremos al amanecer o al anocher en cualquier época del año. Solo se puede observar durante no más de 10-15 min antes de que salga o tras la puesta de sol.

Venus: El lucero del alba. Este cuerpo es de todos los planetas junto a Jupiter el más brillante. Se verá en la madrugada o al atardecer. En la madrugada lo veremos sobre todo entre marzo y diciembre. En los meses de más frio lo podemos ver justo después de la puesta de sol durante 3 o 4 horas.

Marte: Sin lugar a duda es el objeto de nuestro sistema solar más difícil de encontrar, que no de observar. Depende de la distancia que tenga ese año a la tierra, el momento del día, etc. Marte la distinguimos muy bien al ser un punto rojo-anaranjado en el cielo que no parpadea, que emite luz, pero no parpadea. No hay fechas fijas para Marte, por eso tomo esta recomendación de nuestros amigos de "astronomos.org" (http://www.astronomos.org) Hay un truco poco conocido pero que es buenísimo, que se puede practicar mejor semanas antes y después de la oposición. Antes de la oposición: ver a Marte en la hora previa al amanecer, con el cielo ya azuleando. Después de la oposición: ver a Marte al atardecer, antes de que anochezca. Ahora explico en breves palabras que es la oposición. La oposición es sencillamente, el momento del año en el que dos cuerpos celestes están más cerca y es mejor su observación. Tan solo tendríais que consultar cuando está marte en oposición.

Júpiter: Se ve muy bien, una bola grande brillante, no tanto como Venus, pero es distinguible en el cielo. De octubre hasta prácticamente Mayo, se verá desde el anochecer hasta prácticamente el amanecer, siendo más complicado de ver en las primeras horas de la noche desde finales de abril y viendose ya bien entrada la noche, hablamos de madrugada, de Mayo en adelante.

Saturno: Básicamente todo lo contrario de Júpiter. Si Júpiter en los meses invernales se ve bien, Saturno mejor en los estivales. Indicar que Saturno no se ve tan brillante, es una lucecita pequeña, amarillenta en el cielo.

La tierra en comparación a Saturno

Espero que estos consejillos os puedan ayudar en vuestra iniciación en el mundo de la astronomía.

Como si viajaramos ahora en carruaje.

16 de Julio de 1969, despega una de los mayores logros en ingeniería desarrollados por el ser humano, el Apolo XI. Este modulo despegó gracias también a otro gran avance del desarrollo tecnológico del ser humano, el Saturno V.

Despegue de un Saturno V.

Estos cohetes de 110 metros de altura y 10 metros de anchura se utilizaron en todo el programa Apolo y en algún lanzamiento del programa Skylab. Como dato de curiosidad, estos cohetes generaban potencia suficiente como para lanzar metralla de 45 kg a 5 kilómetros de distancia.

El modulo Apolo era el más avanzado en todos los aspectos, su computadora de guiado (AGC por sus siglas en ingles) fue también un desarrollo muy importante en materia de informática y de software a finales de los 60.

Pero,¿de qué rendimiento estamos hablando? 1969, si, ya habían bastantes avances, pero han pasado mas de 40 años desde el primer paseo lunar y sin embargo no hemos vuelto a la luna, ¿hemos mejorado o hemos empeorado tecnológicamente como para no volver?

Pues haciendo un poco de búsqueda sobre el Apolo, tenemos que la computadora de guiado del Apolo (AGC) utilizó 1Kb de memoria RAM, 12 Kb de memoria ROM y su velocidad de procesamiento era de 1 Mhz. El programa que usaba dicho ordenador era Colossus 249 y tan solo se encargaba de realizar los cálculos de vuelo del Apolo XI.

Ordenador de guiado del Apolo (AGC)

Quien entienda de procesamiento informático sabrá perfectamente que esta capacidad de procesamiento es incluso menor que la de una calculadora actual o la de un móvil.  Para el resto de mortales es como si hubieran cogido un coche utilitario normal de finales de los 90 que llevara el coche algún pequeño ordenador de procesamiento, hubieran montado a 3 astronautas y los hubieran mandado a la luna.

Memoria ROM

La memoria RAM y ROM no guarda excesiva cantidad de información. El programa se guardaba en la memoria ROM que es solo una memoria de lectura (read-only-memory) y el procesamiento se realizaba entre la RAM que es una memoria de acceso aleatorio (random-aleatory-memory) y el pequeño micro de 1Mhz. No llevaban discos duros como nuestros ordenadores actuales. Por lo que el programa Colossus 249 se guardaba en la ROM. Para hacernos una idea, este programa no era mucho mayor en capacidad que la Bios de un ordenador de principios de los 90. 

Memoria RAM

La capacidad de procesamiento de un Intel Core i7 es hasta 21000 veces mayor que la que podia tener un  AGC del Apolo. Los Smartphones tienen entre 1500 y 2000 veces mas capacidad de procesamiento que el Apolo, y en muchos casos solo sirven para hacer fotos con caras raras o para "guasapear".

Entonces, si la capacidad de procesamiento la tenemos ¿por qué antes sí y ahora no subimos a la luna? Posiblemente y sencillamente porque ahora nuestros sistemas son mas complejos, mas avanzados y requieren mayor tiempo y precisión para usarlos.

Hay que pensar que en 1969 prácticamente todo era analógico, si fallaba, tan solo se retiraba el elemento o el componente dañado y se sustituía por otro. Actualmente, nuestra tecnología ha avanzado, los viajes espaciales son mas seguros, pero al mismo tiempo, sincronizar todo es más complejo e incluso costoso, pero seguro que en breve volveremos a la luna y volveremos a sentir lo que nuestros padres cuando vieron a  Amstrong y Aldrin posarse en la luna, pero esperemos que con algo más de tecnología y no como si fueran de viaje en carruaje.

http://palomaresriolibre.wordpress.com/2011/11/27/el-ordenador-del-apollo-xi/

http://es.wikipedia.org/wiki/Saturno_V

ECLIPSE SOLAR EN EL PACIFICO SUR. (Solar eclipse in south pacific)

Hoy, 13 de Noviembre de 2012 a partir de las 20:45 del horario universal (21:45 en horario español) podrá contemplarse en el pacifico sur un eclipse total de sol, desde Australia hasta Chile. Este tipo de eclipses son muy impactantes ya que en un momento determinado del día la luna se interpone entre el sol y la tierra lo que provoca una sombra total sobre la tierra. Este tipo de eventos suelen ocurrir con un mínimo 2 veces al año, pudiendo darse hasta varios en un mismo cuando son eclipses parciales.

Los eclipses solares totales son de un interés científico muy alto, ya que permiten eliminar la luz directa del sol y permite la observación de la corona solar desde la tierra entre otros detalles. El único problema es el tiempo de duración del eclipse total. No suelen durar mas de 4 o 5 minutos en el punto de la tierra que ocurre el eclipse total.

En esta ocasión se producirá en el pacifico sur, pero ¿como podemos contemplar o estudiar esta vez un eclipse solar en medio del pacifico sur? Pues un grupo de universidades e instituciones a creado el proyecto GLORIA (GLObal Robotic-telescope Inteligent Array) donde siguen y estudian eclipses solares desde cualquier parte del mundo. Esta vez no va a ser menos y ademas, lo retransmitiran en directo por internet a través de la pagina  http://live.gloria-project.eu/

Ademas podéis leer más información sobre este proyecto a través de la pagina en español http://gloria-project.eu/solar-eclipse-2012-es/ Esta pagina puede verse en varios idiomas (You can visit this website in another languages)

Espero que si teneis tiempo esta noche podais disfrutar de este evento tan bello.

COMPONENTES ELECTRÓNICOS Y ELECTRICOS.

Alguna vez te has preguntado ¿cuantos símbolos electrónicos habrá?¿Un electrónico o un eléctrico se los sabrán todos? Pues todos, lo que se dice todos no es muy fácil saberlos si no trabajas con ellos a diario, por ellos existen tablas y esquemas que ayudan a su utilización y comprensión.

Entre esas tablas podemos encontrar la siguiente:

¿Y que tiene que ver la tabla periódica química, con la electrónica  Pues tiene que ver y mucho, ya que todos los componentes mostrados en esta tabla están constituidos por materiales químicos  necesarios para constituir las uniones, conexiones y encapsulados de los elementos electrónicos. Por otra parte, la distribución de la tabla periódica química ayuda a su vez a la clasificación de los componentes electrónicos dependiendo de su función, regulación por corriente o tensión, generación intensidad o voltage, capacidad, etc.

Aquí vemos con esta tabla una recopilación de todos los componentes de una forma, clara y precisa.

Cortesia de Carlos Beas  http://www.simbologia-electronica.com/index.htm?url=/_electronica/tabla_simbolos_electronicos.htm

PRIMERA ENTRADA

Como presentación, vamos a iniciarnos en el mundo de la electrónica analógica y la digital.

Muchos creen que la electrónica analógica murió con el nacimiento de la era digital a finales de los 70 principios de los 80. Pero lo analógico nunca murió.  Con el surgimiento de nuevos formatos de comunicación y programación hombre-maquina, nuevas interfaces de usuario y mayor variedad de programas que hacían la tarea del usuario mas fácil  rápida y flexible, la programación cogió terreno a la electrónica analógica quedando esta ultima en un segundo plano. Tanto fue así que las actuales grandes empresas de soporte para ordenadores renunciaron a desarrollar nuevo material analógico (o hardware) y se centraron en el desarrollo de la parte digital (o software) . Pero aunque la informática y la programación se impusieron y mejoraron nuestro día a día en la comunicación hombre-maquina y la analógica quedó renegada en un segundo plano, el problema surge cuando la digital se ve limitada por, precisamente, el hardware, el material analógico.

Un soporte digital puede mejorar y ampliar su capacidad de uso ya que el soporte analógico mejora su capacidad de transmisión de información. La información basada en un formato analógico es sencillamente cantidades de tensión que fluctúan entre los 0 y 2 V y entre los 3 y 5 voltios. El conjunto analógico interpreta estos dos rangos de tensión en 0 y 1 (código binario), 0 para el rango de 0 a 2 V, y 1 para el rango de 3 a 5 voltios. A su vez este código binario forma bloques y estructuras lo que convierte una serie de tensiones en letras, números, gráficas, etc. Toda estas interpretaciones son posibles gracias a la electrónica analógica, sin ella, no seria posible tener los dispositivos actuales, procesar datos a mayor velocidad o incluso sin su mejora, no hubiera sido posible conseguir la capacidad de reducción de tamaño que obtenemos actualmente en nuestros dispositivos. Fue a partir de mediados de los años 90 cuando la analógica "resurgió" y comenzó su gran avance en desarrollo y expansión tras la comprensión de que lo digital sin lo analógico, no avanza. 

Como bien dijo un jefe mio, Ohne Analogelektronik ist nicht moglich das Digital. (Sin electrónica analogica no es posible lo digital).