¿Qué es la robótica? Arduino y Microcontroladores
En pleno siglo XXI en donde la tecnología está presente en nuestra vida diaria, es común usar un vocabulario técnico para referirnos a las cosas y actividades que nos rodean. Sin embargo, cuando se les pregunta a las personas, ¿qué es la robótica? tienen confusiones al momento de definirla. En la mayoría de los casos, describen que es lo relacionado con máquinas de apariencia humana o hacen referencia a lo conocido por películas de ciencia ficción.
¿Qué es la robótica?
La robótica es una rama interdisciplinaria de la ingeniería, que se desprende de las ingenierías mecánica, electrónica, eléctrica, teoría del control y de las ciencias de la computación. Estudia el análisis, diseño, manufactura y aplicación de máquinas automáticas con cierto grado de inteligencia, capaces de realizar tareas que pueden reemplazar las actividades de un ser humano.
¿Qué es un robot?
Un robot es una maquina programable que posee cierto grado de inteligencia, es capaz de ejecutar tareas de manera automática en función de las decisiones que toma basándose en la estructura de su programa.
Hasta aquí podemos concluir que la robótica es un área de la tecnología encargada del diseño, investigación y desarrollo de robots, que pueden ejecutar tareas específicas para las que han sido programados.
Clasificación de la robótica
Veamos ahora los campos de aplicación de la robótica, los cuales son muchos y muy variados.
Robótica industrial: Encargada del diseño de robots que permiten realizar tareas relacionadas al proceso de ensamble y manufactura de componentes a nivel industrial, como son: ensamble de autopartes, clasificación de piezas, posicionamiento de componentes electrónicos, empaquetado de alimentos, control de calidad, etc. El objetivo principal es reducir el costo y tiempo de producción, reducir los errores por manufactura humana y mejorar los procesos.
Robótica de servicio: Se enfoca en el diseño de robots que proporcionan servicios a los seres humanos. Un robot de servicio opera de manera totalmente o parcialmente autónoma. Las tareas comunes de este tipo de robots son: sistemas de cirugía, cuidado de personas, servicios de limpieza domestica e industrial, entretenimiento, exploración, desactivación de bombas, minería, rescate, etc.
Como podemos darnos cuenta hoy en día la robótica juega un papel fundamental en el desarrollo tecnológico del siglo XXI debido a que se encuentra involucrada en infinidad de áreas con las que nos relacionamos día con día. También es un área extremadamente apasionante, a la vez tan flexible para poder investigar e innovar en todos los campos, solucionando los problemas que se encuentran en la sociedad, y a la vez tan compleja que requiere años de práctica y de estudios en ciencia y tecnología avanzada. Sin embargo, no es un área únicamente reservada para profesionales, cualquier persona interesada en el tema puede realizar proyectos robóticos que pueden ir desde lo amateur hasta lo más avanzado e inimaginable.
Es por esto, que en esta serie de artículos de la serie “Robótica para no ingenieros” nos enfocaremos en el desarrollo de proyectos que te permitirán adquirir los conocimientos básicos para poder desarrollar proyectos de robótica.
Arquitectura de un robot
¿Sabías que los robots están integrados por grupos de componentes que al interactuar entre ellos hacen posibles su funcionamiento?
Estos elementos son piezas mecánicas, electrónicas y electromecánicas, algunos ejemplos son engranes, soportes, tornillos, dispositivos electrónicos, sensores, motores y muchas otras piezas.
Estos componentes se agrupan en conjuntos llamados sistemas. Hagamos una analogía de los sistemas principales de un robot y el cuerpo humano que nos permitirá entender con mejor claridad.
Sistema sensorial vs sentidos
Los seres humanos adquirimos información del mundo real a través de los cinco sentidos: tacto, gusto, olfato, oído y vista. De la misma manera un robot debe obtener información del medio, y esto es posible por medio de los sensores, existen sensores de todo tipo: temperatura, posición, presión, aceleración, etc. Los cuales veremos con detalle en artículos posteriores.
Sistema de control vs cerebro
Día con día, debemos tomar decisiones con base en la información que obtenemos del medio, nuestro cerebro recibe millones de datos que debe procesar a una velocidad asombrosa y en tiempo real, y así, mandar determinadas acciones a nuestro cuerpo. Análogamente todo robot, dispone de una unidad de procesamiento que le permite analizar y operar sobre los datos obtenidos a través de los sensores, para poder tomar decisiones basándose en la estructura de su programación.
Sistema mecánico vs cuerpo humano
Una de las partes más importantes del ser humano, es el cuerpo, pues es la estructura integrada por músculos, huesos, articulaciones, etc. Y que hacen posible tener libertad de movimiento, de lo contrario solo seriamos seres inanimados. De la misma manera todo robot posee una estructura que le permite tener un soporte rígido y hace posible su movimiento, los motores, actuadores lineales como pistones y engranes para la transmisión de movimiento son algunos ejemplos de componentes que integran el sistema mecánico.
Microcontroladores
En esta primera entrega nos vamos a enfocar en el sistema de control, y específicamente de los microcontroladores que son la unidad de procesamiento central en muchos de los robots y hacen posible la toma de decisiones para ejecutar todo tipo de tareas.
Un microcontrolador es un circuito integrado programable, que ejecuta las instrucciones almacenadas en su memoria, es la unidad lógica y de control en todo robot. En el mercado existen muchísimos tipos, y modelos de microcontroladores, desde los más básicos hasta los más avanzados capaces de ejecutar millones de instrucciones por segundo y controlar diversos componentes como sensores y motores a una gran velocidad.
Arduino la tarjeta de desarrollo por excelencia par no ingenieros e ingenieros.
Para elaborar nuestras prácticas utilizaremos una tarjeta de desarrollo llamada Arduino UNO desarrollada por la empresa Italiana Arduino. Al ser una tarjeta de desarrollo, ésta ya se encuentra integrada con todos los componentes necesarios para su funcionamiento, por lo que solo necesitaras un cable USB para conectarla a la computadora y comenzar a descubrir un nuevo mundo lleno de posibilidades y creatividad. Existe gran comunidad de seguidores de Arduino, por lo que encontraras infinidad de material como: documentación, manuales, libros, proyectos listos para implementar, foros de ayuda y consulta, y mucho más, todo esto de las demás personas que siguen la misma filosofía de Arduino “compartir el conocimiento”.
Además, la plataforma Arduino ofrece una gran colección de programas y librerías listas para usar, por lo que podrás utilizarlas en cualquier momento y mejorar tus proyectos dotándolos de nuevas funcionalidades, y ¿por qué no?, también podrás crear tus propias porciones de código y compartirlas con la comunidad.
