LA COMPUTADORA
domingo, 1 de noviembre de 2015
martes, 20 de octubre de 2015
martes, 13 de octubre de 2015
martes, 6 de octubre de 2015
HISTORIA DE LA COMPUTADORA
HISTORIA DE LA COMPUTADORA
La historia de las computadoras personales como dispositivos electrónicos de consumo para el mercado masivo comenzó efectivamente en 1977 con la introducción de las microcomputadoras, aunque ya se habían aplicado, mucho antes, algunas computadoras mainframe y computadoras centrales como sistemas monousuario. Una computadora personal está orientada al uso individual y se diferencia de una computadora mainframe, donde las peticiones del usuario final son filtradas a través del personal de operación o un sistema de tiempo compartido, en el cual un procesador grande es compartido por muchos individuos. Después del desarrollo delmicroprocesador, las computadoras personales llegaron a ser más económicas y se popularizaron. Las primeras computadoras personales, generalmente llamadas microcomputadoras, fueron vendidas a menudo como kit electrónicos y en números limitados. Fueron de interés principalmente para aficionados y técnicos.
Etimología[editar]
Originalmente el término "computadora personal" apareció en un artículo del New York Times el 3 de noviembre de 1962, informando de la visión de John W. Mauchly sobre el futuro de la computación, según lo detallado en una reciente reunión del American Institute of Industrial Engineers. Mauchly indicó, "No hay razón para suponer que un chico o chica promedio, no pueda ser dueño de una computadora personal".1
Seis años más tarde un fabricante tomó el riesgo de referirse a su producto de esta manera, cuando Hewlett-Packard hizo publicidad de sus "Powerful Computing Genie" como "La nueva computadora personal Hewlett-Packard 9100A".2 Este anuncio fue juzgado como demasiado radical para la audiencia a la que iba destinado, y fue reemplazado por un anuncio mucho más sobrio para la calculadora programable HP 9100A.3 4
Durante los siguientes siete años la expresión había ganado suficiente reconocimiento, por lo que cuando la revista Byte publicó su primera edición, se refirió a sus lectores como "en el campo de la computación personal",5 y Creative Computing definió la computadora personal como un "sistema no-compartido (es decir, que no era de tiempo compartido, como los grandes equipos de la época), que cuenta con suficiente potencia de procesamiento, y capacidades de almacenamiento para satisfacer las necesidades de un usuario individual".6 Dos años más tarde, ocurrió lo que la revista Byte llamó la "Trinidad de 1977" de las pequeñas computadoras pre-ensambladas, que llegaron al mercado7 el Apple II y el PET 2001, que fueron promocionados como computadoras personales,8 9 mientras que el TRS-80 era descrito como un microcomputador usado para las tareas del hogar incluyendo la "gestión financiera personal". En 1979 fueron vendidos sobre medio millón de microcomputadoras y los jóvenes de esos días tuvieron un nuevo concepto de la computadora personal.10
LA NANOTECNOLOGÍA
LA NANOTECNOLOGÍA
La nanotecnología es la manipulación de la materia a escala nanométrica. La más temprana y difundida descripción de la nanotecnología1 2 se refiere a la meta tecnológica particular de manipular en forma precisa los átomos y moléculas para la fabricación de productos a macroescala, ahora también referida como nanotecnología molecular. Subsecuentemente una descripción más generalizada de la nanotecnología fue establecida por la Iniciativa Nanotecnológica Nacional, la que define la nanotecnología como la manipulación de la materia con al menos una dimensión del tamaño de entre 1 a 100 nanómetros. Esta definición refleja el hecho de que los efectos mecánica cuántica son importantes a esta escala del dominio cuántico y, así, la definición cambió desde una meta tecnológica particular a una categoría de investigación incluyendo todos los tipos de investigación y tecnologías que tienen que ver con las propiedades especiales de la materia que ocurren bajo cierto umbral de tamaño. Es común el uso de la forma plural de "nanotecnologías" así como "tecnologías de nanoescala" para referirse al amplio rango de investigaciones y aplicaciones cuyo tema en común es su tamaño. Debido a la variedad de potenciales aplicaciones (incluyendo aplicaciones industriales y militares), los gobiernos han invertido miles de millones de dólares en investigación de la nanotecnología. A través de su Iniciativa Nanotecnológica Nacional, Estados Unidos ha invertido 3,7 mil millones de dólares. La Unión Europea ha invertido[cita requerida] 1,2 mil millones y Japón750 millones de dólares.
Nano es un prefijo griego que indica una medida (10-9 = 0,000 000 001), no un objeto; de manera que la nanotecnología se caracteriza por ser un campo esencialmente multidisciplinar, y cohesionado exclusivamente por la escala de la materia con la que trabaja.
La nanotecnología definida por el tamaño es naturalmente un campo muy amplio, que incluye diferentes disciplinas de la ciencia tan diversas como la ciencia de superficies,química orgánica, biología molecular, física de los semiconductores, microfabricación, etc.4 Las investigaciones y aplicaciones asociadas son igualmente diversas, yendo desde extensiones de la física de los dispositivos a nuevas aproximaciones completamente nuevas basadas en el autoensamblaje molecular, desde el desarrollo de nuevos materialescon dimensiones en la nanoescalas al control directo de la materia a escala atómica.
Actualmente los científicos están debatiendo el futuro de las implicaciones de la nanotecnología. La nanotecnología puede ser capaz de crear nuevos materiales y dispositivos con un vasto alcance de aplicaciones, tales como en la medicina, electrónica, biomateriales y la producción de energía. Por otra parte, la nanotecnología hace surgir las mismas preocupaciones que cualquier nueva tecnología, incluyendo preocupaciones acerca de la toxicidad y el impacto ambiental de los nanomateriales,5 y sus potenciales efectos en la economía global, así como especulaciones acerca de varios escenarios apocalípticos. Estas preocupaciones han llevado al debate entre varios grupos de defensa y gobiernos sobre si egulaciones especiales para la nanotecnología.se requieren regulaciones especiales para la nanotecnología.
Definición
La nanotecnología comprende el estudio, diseño, creación, síntesis, manipulación y aplicación de materiales, aparatos y sistemas funcionales a través del control de la materia a nanoescala, y la explotación de fenómenos y propiedades de la materia a nanoescala. Cuando se manipula la materia a escala tan minúscula, presenta fenómenos y propiedades totalmente nuevas. Por lo tanto, los científicos utilizan la nanotecnología para crear materiales, aparatos y sistemas novedosos y poco costosos con propiedades únicas.
Historia[
El ganador del premio Nobel de Física de 1965, Richard Feynman, fue el primero en hacer referencia a las posibilidades de la nanociencia y la nanotecnología en un discurso que dio en el Caltech (Instituto Tecnológico de California) el 29 de diciembre de 1959, titulado En el fondo hay espacio de sobra (There's Plenty of Room at the Bottom), en el que describe la posibilidad de la síntesis vía la manipulación directa de los átomos. El término "nanotecnología" fue usado por primera vez por Norio Taniguchi en el año 1974, aunque esto no es ampliamente conocido.
Inspirado en los conceptos de Feynman, en forma independiente K. Eric Drexler usó el término "nanotecnología" en su libro del año 1986 Motores de la Creación: La Llegada de la Era de la Nanotecnología (en inglés: Engines of Creation: The Coming Era of Nanotechnology), en el que propuso la idea de un "ensamblador" a nanoescala que sería capaz de construir una copia de sí mismo y de otros elementos de complejidad arbitraria con un nivel de control atómico. También en el año 1986, Drexler co-fundó The Foresight Institute (en castellano: El Instituto de Estudios Prospectivos), con el cual ya no tiene relación, para ayudar a aumentar la conciencia y comprensión pública de los conceptos de la nanotecnología y sus implicaciones.
Así, el surgimiento de la nanotecnología como un campo en la década de 1980 ocurrió por la convergencia del trabajo teórico y público de Drexler, quien desarrolló y popularizó un marco conceptual para la nanotecnología, y los avances experimentales de alta visibilidad que atrajeron atención adicional a amplia escala a los prospectos del control atómico de la materia.
Por ejemplo, la invención del microscopio de efecto túnel en el año 1981 proporcionó una visualización sin precedentes de los átomos y enlaces individuales, y fue usado exitosamente para manipular átomos individuales en el año 1989. Los desarrolladores del microscopio Gerd Binnig y Heinrich Rohrer del IBM Zurich Research Laboratory (en castellano: Laboratorio de Investigación Zurich IBM) recibieron un Premio Nobel en Física en el año 1986.6 7 Binnig, Quate y Gerber también inventaron el microscopio de fuerza atómica análogo ese año.
Los fullerenos fueron descubiertos en el año 1985 por Harry Kroto, Richard Smalley y Robert Curl, quienes en conjunto ganaron el Premio Nobel de Química del año 1996.8 9 Inicialmente el C60 no fue descrito como nanotecnología; el término fue utilizado en relación con el trabajo posterior con los tubos de grafeno relacionados (llamados nanotubos de carbono y algunas veces también tubos bucky) lo que sugería aplicaciones potenciales para dispositivos y electrónica de nano escala.
A principios de la década de 2000, el campo cosechó un incrementado interés científico, político y comercial que llevó tanto a la controversia como al progreso. Las controversias surgieron en relación a las definiciones y potenciales implicaciones de las nanotecnologías, ejemplificado por el informe de la Royal Society acerca de la nanotecnología.10 Los desafíos surgieron de la factibilidad de las aplicaciones imaginadas por los proponentes de la nanotecnología molecular, que culminó en un debate público entre Drexler y Smalley en el año 2001 y el año 2003.11
Mientras tanto, la comercialización de los productos basados en los avances de las tecnologías a nanoescala comenzaron a surgir. Estos productos están limitados a aplicaciones a granel de los nanomateriales y no involucran el control atómico de la materia. Algunos ejemplos incluyen a la plataforma Nano Silver que utiliza nanopartículas de plata como un agente antibacterial, los protectores solares transparentes basados en nanopartículas y de los nanotubos de carbono para telas resistentes a las manchas.12 13
Los gobiernos se movieron a la promoción y el financiamiento de la investigación en nanotecnología, comenzando por Estados Unidos con suIniciativa Nanotecnológica Nacional, que formalizó la definición de la nanotecnología basada en el tamaño y que creó un fondo de financiamiento para la investigación de la nanoescala.
Para mediados de la década del 2000 nueva y sería atención científica comenzó a florecer. Proyectos emergieron para producir una hoja de ruta para la nanotecnología14 15 que se centraba en la manipulación atómica precisa de la materia y que discute las capacidades, metas y aplicaciones existentes y proyectadas.
Otras personas de esta área fueron Rosalind Franklin, James Dewey Watson y Francis Crick quienes propusieron que el ADN era la molécula principal que jugaba un papel clave en la regulación de todos los procesos del organismo, revelando la importancia de las moléculas como determinantes en los procesos de la vida.
Pero estos conocimientos fueron más allá, ya que con esto se pudo modificar la estructura de las moléculas, como es el caso de los polímeros o plásticos que hoy en día encontramos en nuestros hogares. Pero hay que decir que a este tipo de moléculas se les puede considerar “grandes”.
Hoy en día la medicina tiene más interés en la investigación en el mundo microscópico, ya que en él se encuentran posiblemente las alteraciones estructurales que provocan las enfermedades, y no hay que decir de las ramas de la medicina que han salido más beneficiadas como es la microbiología, inmunología, fisiología; han surgido también nuevas ciencias como la Ingeniería Genética, que ha generado polémicas sobre las repercusiones de procesos como la clonación o la eugenesia.
El desarrollo de la nanociencia y la nanotecnología en América Latina es relativamente reciente, en comparación a lo que ha ocurrido a nivel global. Países como México, Costa Rica, Argentina, Venezuela, Colombia, Brasil y Chile contribuyen a nivel mundial con trabajos de investigación en distintas áreas de la nanociencia y la nanotecnología.16Además, algunos de estos países cuentan también con programas educativos a nivel licenciatura, maestría, posgrado y especialización en el área.
lunes, 5 de octubre de 2015
martes, 22 de septiembre de 2015
LA ROBÓTICA CUÁNTICA
LA ROBÓTICA CUÁNTICA
La robótica cuántica avanza. Los científicos intentan desarrollar instrucciones lógicas suficientemente flexibles para que los ordenadores sean capaces de aprender por si mismos y de esta manera prever con mayor precisión. El 'cuando tu vas yo vengo' será posiblemente el patrón de 'pensamiento' cibernético más usual en el futuro de las relaciones con los humanos, los pilares del próximorobot humanoide se están construyendo. A imagen y semejanza del ser humano.
Investigadores de la Universidad Complutense de Madrid(UCM) y la Universidad de Innsbruck (Austria) publican un trabajo en la revista 'Physical Review X' donde auguran que la computación cuántica abre nuevos desarrollos en el campo de la robótica y en aquellos relacionados con la Inteligencia Artificial(IA). Por primera vez estos científicos han demostrado que las máquinas cuánticas se adaptan a situaciones donde las clásicas no terminan los procesos de aprendizaje y respuesta. Estos investigadores afirman que las máquinas cuánticas pueden responder de forma óptima y más rápida a la hora de actuar frente al entorno que las rodea, publica Sinc.
APUESTA DE GOOGLE Y DE LA NASA
La denominada 'inteligencia artificialcuántica' (Quantum AI) es un ámbito en el que la compañía Googleha comenzado a invertir millones de dólares mediante la creación de un laboratorio especializado en colaboración con la NASA. Ante el tamaño de los patrocinadores, pocos dudan del éxito de las investigaciones.
¿Pero que es eso de la robótica cuántica? Se basa en arquitecturas lógicas que utilizan algoritmos más veloces y flexibles que los habituales, una vuelta de tuerca revolucionaria frente a la lógica del 'if-then'. Los computadores cuánticos de D-Wave Systems para Google, por ejemplo, son sistemas que cuestan en torno a los 10 o 15 millones de dólares, manejan 512 qbits y son 3.600 veces más rápidos que un computador convencional.
APLICACIONES CUÁNTICAS
Esa monstruosa potencia de cálculo se destina al desarrollo de aplicaciones que permitirán a Google servicios de búsqueda más efectivos. La idea es que el sistema sea capaz de adelantarse a los deseos del usuario y ofrecerle información antes incluso de que la demande. Eso puede hacerse a través de la adaptación al usuario, el conocimiento del historial, la posición geográfica, informaciones generadas en el pasado, la acumulación de los patrones de comportamiento anteriores, etcétera. El sistema dotado de un motor cuántico es capaz de entrelazar información con cierta iniciativa, es capaz de predecir más allá de los denominados programas expertos que símplemente analizan la información mediante secuencias lógicas tras respuestas. Algunos científicos apuntan que estos nuevos sistemas cuánticos serán capaces de reconocer la voz y procesar el lenguaje natural por esa flexibilidad 'tan humana'.
ROBOT CON CAPACIDAD DE ADAPTACIÓN
"En el caso de entornos muy exigentes e 'impacientes', el resultado es que el robot cuántico puede adaptarse y sobrevivir, mientras que el robot clásico está destinado a desfallecer", explican G. Davide Paparo y Miguel A. Martín-Delgado, los dos investigadores de la UCM que han participado en el estudio.
APRENDIZAJE ROBÓTICO
Su trabajo teórico se ha centrado en acelerar de forma cuántica uno de los puntos más difíciles de resolver en informática: el aprendizaje robótico (machine learning, en inglés), que se utiliza para elaborar modelos y predicciones muy precisas. Se aplican también para conocer la evolución del clima, las enfermedades o en ese referido desarrollo de los motores de búsqueda por internet. "Construir un modelo es realmente un acto creativo, pero los ordenadores clásicos no son buenos en esto –dice Martin-Delgado–. Ahí es donde entra en juego la computación cuántica. Las ganancias que aporta no son solo cuantitativas en cuanto a mayor velocidad, también cualitativas".
TRUFAR ROBÓTICA CUÁNTICA Y ROBOTS HUMANOIDES
Otros desarrollos en el campo de la robótica humana se acercan más a lo anunciado en la película 'Blade Runner' (vale, sí, aquellos erán robots fruto de la ingeniería genética). Aquellos que visiten el museo de la ciencia de Tokio podrán ver el grado de sofisticación de la humanización de robots (ver vídeo). Trufar la computación cuántica con esos robots de aspecto humano hará que la visión del 2019 de la película protagonizada por Harrison Ford esté más cerca que nunca, aunque todavía queda mucho por hacer.
EL MERCADO DE LA ROBÓTICA Y LAS PERSPECTIVAS FUTURAS
EL MERCADO DE LA ROBÓTICA Y LAS PERSPECTIVAS FUTURAS
Las ventas anuales para robots industriales han ido creciendo en Estados Unidos a razón del 25% de acuerdo a estadísticas del año 1981 a 1992. El incremento de ésta tasa se debe a factores muy diversos. En primer lugar, hay más personas en la industria que tienen conocimiento de la tecnología y de su potencial para sus aplicaciones de utilidad. En segundo lugar, la tecnología de la robótica mejorará en los próximos años de manera que hará a los robots más amistosos con el usuario, más fáciles de interconectar con otro hardware y más sencillos de instalar.
En tercer lugar, que crece el mercado, son previsibles economías de escala en la producción de robots para proporcionar una reducción en el precio unitario, lo que haría los proyectos de aplicaciones de robots más fáciles de justificar. En cuarto lugar se espera que el mercado de la robótica sufra una expansión más allá de las grandes empresas, que ha sido el cliente tradicional para ésta tecnología, y llegue a las empresas de tamaño mediano, pequeño y por que no; las microempresas. Estas circunstancias darán un notable incremento en las bases de clientes para los robots.
La robótica es una tecnología con futuro y también para el futuro. Si continúan las tendencias actuales, y si algunos de los estudios de investigación en el laboratorio actualmente en curso se convierten finalmente en una tecnología factible, los robots del futuro serán unidades móviles con uno o más brazos, capacidades de sensores múltiples y con la misma potencia de procesamiento de datos y de cálculo que las grandes computadoras actuales. Serán capaces de responder a ordenes dadas con voz humana. Así mismo serán capaces de recibir instrucciones generales y traducirlas, con el uso de la inteligencia artificial en un conjunto específico de acciones requeridas para llevarlas a cabo. Podrán ver, oír, palpar, aplicar una fuerza media con precisión a un objeto y desplazarse por sus propios medios.
En resumen, los futuros robots tendrían muchos de los atributos de los seres humanos. Es difícil pensar que los robots llegarán a sustituir a los seres humanos en el sentido de la obra de Carel Kapek, Robots Universales de Rossum. Por el contrario, la robótica es una tecnología que solo puede destinarse al beneficio de la humanidad. Sin embargo, como otras tecnologías, hay peligros potenciales implicados y deben establecerse salvaguardas para no permitir su uso pernicioso.
El paso del presente al futuro exigirá mucho trabajo de ingeniería mecánica, ingeniería electrónica, informática, ingeniería industrial, tecnología de materiales, ingenierías de sistemas de fabricación y ciencias sociales. 18. Proyecto quetzalcoatl Introducción
La Sociedad actual se encuentra inmersa en una Revolución Tecnológica, producto de la invención del transistor semiconductor en 1951 ( fecha en la que salió al mercado ). Este acontecimiento ha provocado cambios trascendentales así como radicales en los ámbitos sociales, económicos, y políticos del orbe mundial.
Ésta Revolución da origen a un gran número de ciencias multidiciplinarias; este es el caso de la Robótica.La Robótica es una ciencia que surge a finales de la década de los 50´s, y que a pesar de ser una ciencia relativamente nueva, ha demostrado ser un importante motor para el avance tecnológico en todos los ámbitos ( Industria de manufactura, ciencia, medicina, industria espacial; etc.), lo que genera expectativas muy interesantes para un tiempo no muy lejano.
Sin embargo es en la Industria de Manufactura donde la Robótica encuentra un campo de aplicación muy amplio, su función es la de suplir la mano de obra del Hombre en aquellos trabajos en los que las condiciones no son las óptimas para este ( minas, plantas nucleares, el fondo del mar; etc.), en trabajos muy repetitivos y en inumerables acciones de trabajo.
Debido al alto costo que representa el automatizar y robotizar un proceso de producción, la tendencia actual en Robótica es la investigación de microrobots y robots móviles autónomos con un cierto grado de inteligencia, este último es el campo en el que se basa este proyecto de investigación.
Por lo anteriormente expuesto se explica la necesidad y la importancia de que Institutos de Investigación, Centros Tecnológicos, la Industria Privada en coordinación con las Universidades se den a la tarea de destinar recursos tanto económicos y humanos para aliviar el rezago tecnológico que el país padece.
Cabe hacer mención que este proyecto fue financiado por el Centro de Investigación y Estudios Avanzados del IPN (CINVESTAV). ¿ QUE ES UN ROBOT ?
Un robot puede ser visto en diferentes niveles de sofisticación, depende de la perspectiva con que se mire. Un técnico en mantenimiento puede ver un robot como una colección de componentes mecánicos y electrónicos; por su parte un ingeniero en sistemas puede pensar que un robot es una colección de subsistemas interrelacionados; un programador en cambio, simplemente lo ve como una máquina ha ser programada; por otro lado para un ingeniero de manufactura es una máquina capaz de realizar un tarea específica. En contraste, un científico puede pensar que un robot es un mecanismo el cuál él construye para probar una hipótesis.
Un robot puede ser descompuesto en un conjunto de subsistemas funcionales: procesos, planeación, control, sensores, sistemas eléctricos, y sistemas mecánicos. El subsistema de Software es una parte implícita de los subsistemas de sensores, planeación, y control; que integra todos los subsistemas como un todo.
En la actualidad, muchas de las funciones llevadas acabo por los subsistemas son realizadas manualmente, o de una forma off-line, pero en un futuro las investigaciones en estos campos permitirán la automatización de dichas tareas.
El Subsistema de Procesos incluye las tareas que lleva acabo el robot, el medio ambiente en el cual es colocado, y la interacción entre este y el robot. Este es el dominio de la ingeniería aplicada. Antes de que un robot pueda realizar una tarea, ésta debe ser buscada dentro de una secuencia de pasos que el robot pueda ejecutar. La tarea de búsqueda es llevada acabo por el Subsistema de Planeación, el cuál incluye los modelos de procesos inteligentes, percepción y planeación. En el modelo de procesos, los datos que se obtienen de una variedad de sensores son fusionados (Integración Sensorial) con modelos matemáticos de las tareas para formar un modelo del mundo. Al usar este modelo de mundo, el proceso de percepción selecciona la estrategia para ejecutar la tarea. Estas estrategias son convertidas dentro de los programas de control de el robot durante el proceso de planeación.
Estos programas son ejecutados por el Subsistema de Control; en este subsistema, los comandos de alto nivel son convertidos en referencias para actuadores físicos, los valores retroalimentados son comparados contra estas referencias, y los algoritmos de control estabilizan el movimiento de los elementos físicos.
Al realizar ésta tarea los mecanismos son modelados, el proceso es modelado, la ganancia de lazo cerrado puede ser adaptada, y los valores medidos son utilizados para actualizar los procesos y los modelos de los mecanismos.
Desde el subsistema de control se alimentan las referencias de los actuadores al Subsistema Eléctrico el cuál incluye todos los controles eléctricos de los actuadores. Los actuadores hidráulicos y neumáticos son usualmente manejados por electroválvulas controladas. También, este subsistema contiene computadoras, interfaces, y fuentes de alimentación. Los actuadores manejan los mecanismos en el Subsistema Mecánico para operar en el medio ambiente, esto es, realizar una tarea determinada. Los parámetros dentro del robot y del medio ambiente son monitoreados por el Subsistema de Sensores; ésta información sensórica se utiliza como retroalimentación en las ganancias de lazo cerrado para detectar potencialmente las situaciones peligrosas, para verificar que las tareas se realizan correctamente, y para construir un modelo del mundo.
VEHÍCULOS
La mayoría de los robots usan ya sea ruedas o extremidades para moverse. Estas son usualmente montadas sobre una base para formar un vehículo, también se montan sobre ésta base, el equipo y los accesorios que realizan otras funciones. Los robots más versátiles son los robots "serpentina"; llamados así por que su locomoción se inspira en el movimiento de las serpientes; se pueden utilizar en terrenos subterráneos y de espacios reducidos, donde el hombre no tiene acceso y el medio ambiente no es el más propicio, como en las minas, túneles y ductos.
Algunos robots móviles tienen brazos manipuladores, esto es debido a sus funciones, y por otro lado la problemática de carecer de brazos idóneos; que tienen que ser pequeños, fuertes, eficientes y baratos. Un problema al cuál se enfrentan los diseñadores de robots, es la generación y almacenado de la energía; los cordones restringen el movimiento pero proveen energía ilimitada.
En contraste los robots con libre movimiento son limitados por su cantidad de energía que puedan almacenar y requieren de comunicación inalámbrica.
En la medida que los robots sean más sofisticados, serán utilizados en un mayor número de aplicaciones, muchas de las cuáles requieren movilidad. En algunas aplicaciones industriales, la necesidad de movilidad es eliminada por la construcción de células de trabajo alrededor del robot, de ésta manera un robot fijo puede dar servicio a varias máquinas. En estos sistemas de manufactura flexible (SMF) las partes son llevadas de una célula de trabajo a otra por vehículos autómatas. En ocasiones para limitar el movimiento del robot se monta sobre rieles para así llegar hasta las células de trabajo con menos complicaciones.
La movilidad es usualmente llevada acabo mediante ruedas, rieles ó extremidades. Los robots con extremidades pueden andar en terrenos más rugosos que los robot con rodado, pero el problema de control es más complejo. Los robots pueden alcanzar movilidad volando. Algunos se deslizan ligeramente sobre al tierra sobre conductos de aire; otros usan levitación magnética, para lo que se requieren superficies especialmente preparadas.
Los robots diseñados para usos en el espacio exterior no son afectados por la gravedad; se elimina el problema de levitación, pero se incrementa el problema del control y la estabilidad.
VEHÍCULOS DE RODADO
Mientras la gente y la mayoría de los animales se desplaza sobre extremidades, la mayoría de las máquinas móviles utilizan ruedas. La ruedas son más simples de controlar, tienen pocos problemas de estabilidad, usan menos energía por unidad de distancia de movimiento y son más veloces que las extremidades. La estabilidad se mantiene al fijar el centro de gravedad de el vehículo en triangulación de los puntos que tocan tierra. Sin embargo, las ruedas solamente pueden utilizarse sobre terrenos relativamente lisos y sólidos. Si se quiere utilizar el robot en terrenos rugosos las ruedas tienen que tener un tamaño mayor que los obstáculos encontrados.
El arreglo más familiar para las ruedas de un vehículo es el utilizado por los automóviles. Cuatro ruedas son colocadas en las esquinas de un rectángulo. La mayoría de estos vehículos tiene maniobrabilidad limitada debido a que tienen que avanzar para poder dar vuelta. También se requiere de un sistema de suspensión para asegurar que las ruedas estén en contacto con la superficie durante todo el tiempo. Cuando el robot se desplaza en línea recta las cuatro ruedas tienen que girar a la misma velocidad, en cambio al momento de dar vuelta las ruedas interiores giran más lento que las ruedas exteriores.
En un robot móvil, estos requerimientos son alcanzados por un buen diseño mecánico y mediante el control de la velocidad de las ruedas de dirección independiente. Sin embargo las imprecisiones que se presentan para alcanzar una trayectoria definida son causadas por factores mecánicos, deslizamiento de las ruedas, dobleces en los ejes de dirección, y desalineamiento de las ruedas. ¿EN QUE CONSISTE EL PROYECTO QUETZALCÓATL?
OBJETIVOS
- Construir el prototipo de un Robot Móvil Autónomo para propósitos didácticos y/o para prueba y verificación de algoritmos de control. Y dejar, con este proyecto de investigación, las bases para próximas mejoras en la optimización del prototipo.
- Crear nuevos investigadores que cuenten con experiencia y habilidad en el desarrollo de investigaciones y realización de proyectos de este tipo.
- Motivar y crear bases para el desarrollo de más proyectos didácticos y/o aplicados a la industria.
- Crear vínculos con otras instituciones de enseñanza superior en el Estado con la Universidad de Guadalajara.
METODOLOGÍA DEL DISEÑO
El proyecto consta básicamente de cuatro etapas; Etapa de Investigación, Etapa de Síntesis Informativa, Etapa de Diseño y Construcción, Etapa de pruebas, calibración y control. A).- Etapa de Investigación.
a) Adquisición de Bibliografía.
a) Adquisición de Bibliografía.
b) Búsqueda de las fuentes de información específicas de aquellos elementos que constituyen el prototipo.
c) Investigación de las variables que intervienen en el proceso de control del prototipo.
d) Adquisición y estudio del software para el desarrollo e implementación de los algoritmos de control. B).- Etapa de Síntesis de la Información.
Ésta etapa se basa en la etapa anterior y da como resultado una serie de elementos que son necesarios para el desarrollo de las siguientes etapas de el proyecto. C).- Etapa de Diseño y Construcción.
En ésta etapa se aplica toda la información que se recaba y consulta, y que el diseño del prototipo requiere para el cumplimiento de los objetivos planteados anteriormente. En base a estos lineamientos se construyen las piezas que conforman el prototipo, con el material y componentes adecuados. D).- Etapa de Pruebas, Calibración y Control.
Ésta es la etapa final, se adoptan las medidas necesarias para alcanzar los objetivos planteados. Se aplican los algoritmos de control y se prueban hasta conseguir el resultado esperado. DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO
El sistema propuesto consta de :
Un Robot Móvil Autónomo.
Se encuentra formado por 2 módulos unidos entre sí mediante una unión mecánica, la locomoción del prototipo se realiza por medio de dos ruedas en cada eslabón, en donde cada una de las que son parte de el primer eslabón cuenta con un actuador ( motorreductor de DC ).
Los servosistemas se componen de un Driver tipo Chopper con control en lazo cerrado de velocidad, para cada actuador en forma independiente.
La alimentación del Robot se realiza mediante módulos de baterías de 12 V y los voltajes se adaptan por medio de convertidores DC-DC.
La información del entorno donde se mueve el Robot se recaba mediante sensores ultrasónicos, los cuales cuentan con una tarjeta de interfaz, la cual pasa dicha información al Cerebro del Robot.
Debido a la complejidad del proyecto, este se descompone en un conjunto de subsistemas que son: - Subsistema Mecánico.Este subsistema incluye los eslabones, las uniones mecánicas y el módulo que contiene a todo el sistema que permite que las ruedas giren ( ruedas, ejes, coples, baleros). - Subsistema Eléctrico
Este subsistema incluye los servosistemas ( Drivers ), las interfaces entre los sensores, los drivers y la computadora, así como las fuentes de alimentación.
-Subsistemas de Sensores
Ésta incluye los sensores de velocidad de tipo incremental, y sensores ultrasónicos para la exploración del medio ambiente. - Subsistemas de Procesos, Planeación y Control
En este subsistema se encuentran el control de los motores y todas las tareas que realiza el prototipo interiormente y exteriormente al interactuar con el medio ambiente.
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