Robots Autónomos - Estructura General
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Questions and Answers

¿Cuál es una ventaja del movimiento diferencial en robots móviles?

  • Garantiza el movimiento en línea recta
  • Facilidad de implementación (correct)
  • Requiere menos potencia para realizar giros
  • Diseño complejo e implementación sencilla
  • Cuál es un inconveniente del sistema Synchro Drive?

  • Complejo diseño e implementación (correct)
  • Deslizamiento en superficies planas
  • Motorización sencilla
  • Dificultades en la odometría
  • ¿Qué inconveniente está asociado a los robots que utilizan motorización sencilla?

  • Se garantiza el movimiento en línea recta
  • Deslizamiento y dificultades para la odometría (correct)
  • Requiere muchas horas de programación
  • Es difícil ir en línea recta
  • ¿Cuál de las siguientes afirmaciones sobre el movimiento diferencial es falsa?

    <p>Requiere mucha potencia para giros (B)</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué ventaja ofrece el sistema Synchro Drive en comparación con otros sistemas?

    <p>Diferentes motores para traslación y rotación (A)</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál de las siguientes afirmaciones describe mejor los sensores internos de un robot?

    <p>Proporcionan información sobre estados como ángulos girados. (C)</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué función principal tienen los actuadores en un robot?

    <p>Transformar señales de control en movimiento. (C)</p> Signup and view all the answers

    Los sensores externos proporcionan información sobre:

    <p>Características del entorno y la posición del robot relativa a este. (D)</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué tipo de capacidades requiere un triciclo en el contexto de robótica?

    <p>Capacidades de planificación no-holonomas. (D)</p> Signup and view all the answers

    La información proporcionada por los sensores internos se clasifica como:

    <p>Información proprioceptiva. (A)</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué se entiende por repetibilidad en el contexto de robots?

    <p>La habilidad del robot para situar su elemento terminal en un mismo punto repetidamente. (C)</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál de las siguientes articulaciones tiene un grado de libertad?

    <p>Articulación de 1 grado de libertad. (C)</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál es una ventaja de los robots paralelos?

    <p>Tienen gran capacidad de aceleración y velocidad de operación. (A)</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál de los siguientes métodos se utiliza para resolver la cinemática inversa en robots paralelos?

    <p>Métodos geométricos. (C)</p> Signup and view all the answers

    ¿Por qué la cinemática directa de un robot paralelo es compleja?

    <p>Debido a que hay más de una cadena cinemática cerrada. (B)</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué tipo de robot es un SCARA?

    <p>Robot con un diseño de brazos articulados y alta conformidad. (B)</p> Signup and view all the answers

    Una desventaja de los robots paralelos es:

    <p>Dificultad en resolver la cinemática directa. (B)</p> Signup and view all the answers

    Los robots redundantes son conocidos por:

    <p>Ofrecer mayor accesibilidad. (C)</p> Signup and view all the answers

    Qué tipo de motores desarrollan grandes potencias y requieren instalaciones auxiliares?

    <p>Motores neumáticos e hidráulicos (A)</p> Signup and view all the answers

    Cuál es el objetivo principal de los robots articulados?

    <p>Realizar movimientos repetitivos para tareas de manipulación (A)</p> Signup and view all the answers

    Qué nivel de la estructura jerárquica de un robot se encarga de la comunicación con el usuario?

    <p>Niveles superiores (A)</p> Signup and view all the answers

    Cuál es una de las tareas del sistema de navegación automática en un robot móvil?

    <p>Planificación de la misión (D)</p> Signup and view all the answers

    Qué tipo de motores están clasificados como eléctricos según la información presentada?

    <p>Motores de corriente continua servocontrolados (A)</p> Signup and view all the answers

    Qué componente genera la trayectoria en un robot?

    <p>El generador de trayectoria (C)</p> Signup and view all the answers

    Cuál es uno de los objetivos de los robots móviles?

    <p>Ampliar el campo de aplicación de la Robótica (D)</p> Signup and view all the answers

    Qué aspecto es fundamental en la autonomía de un robot?

    <p>La capacidad de reacción y toma de decisiones (C)</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué elemento permite a un robot interactuar físicamente con su entorno?

    <p>Actuadores (A)</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál es la función principal de los sensores en un robot autónomo?

    <p>Recoger datos del entorno (A)</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué describe mejor el término 'grado de libertad' en el contexto de un manipulador?

    <p>El número de parámetros independientes que determinan la posición del extremo final (C)</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué se entiende por 'precisión' en un manipulador?

    <p>Habilidad para alcanzar un punto arbitrario predeterminado en su espacio de trabajo (D)</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué representa el 'espacio de trabajo' de un manipulador?

    <p>Los puntos alcanzables por el efector final (A)</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál de los siguientes componentes no forma parte de la estructura general de un robot?

    <p>Sistema de almacenamiento (A)</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál de las siguientes afirmaciones sobre los manipuladores es incorrecta?

    <p>Su precisión se mide por su capacidad de trabajar en grupo. (B)</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué papel desempeña el ordenador de control en un robot autónomo?

    <p>Ejecuta las órdenes y procesa información (A)</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál de las siguientes opciones describe mejor la planificación de la ruta?

    <p>Determinar puntos intermedios desde una posición inicial a una posición en la habitación. (A)</p> Signup and view all the answers

    En el contexto del control automático del vehículo, ¿qué aspecto es fundamental para mantener al vehículo en la trayectoria planificada?

    <p>Determinar el ángulo de dirección basado en la posición actual. (B)</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál de los siguientes sensores se utiliza generalmente para obtener información odométrica?

    <p>Codificadores ópticos. (A)</p> Signup and view all the answers

    La detección de obstáculos en un sistema de percepción se logra mediante:

    <p>Cámaras de video, sonars y láser de barrido. (D)</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál es una de las consideraciones contradictorias al diseñar un sistema de percepción para robots?

    <p>La velocidad del robot versus la precisión en la estimación de la posición. (C)</p> Signup and view all the answers

    Para el movimiento de A a B durante un tiempo X, se realiza:

    <p>Planificación de la trayectoria. (D)</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál de las siguientes afirmaciones es correcta acerca de los sistemas de navegación inercial?

    <p>Utilizan acelerómetros y giróscopos para determinar la posición y orientación del vehículo. (D)</p> Signup and view all the answers

    El error acumulado es un problema significativo en el control automático cuando:

    <p>El tiempo y la distancia recorrida son largos. (C)</p> Signup and view all the answers

    Flashcards

    Movimiento Diferencial: ¿Qué es?

    Un mecanismo de locomoción para robots móviles que utiliza ruedas que giran independientemente para controlar la dirección y la velocidad del robot. Las ruedas tienen diferentes radios y pueden moverse a diferentes velocidades.

    Ventajas del Movimiento Diferencial

    El movimiento diferencial permite un control preciso del movimiento del robot, lo que lo hace ideal para navegar por espacios complejos.

    Locomoción con Cadenas: ¿Cómo funciona?

    Un mecanismo de locomoción que utiliza cadenas para mover el robot. Las cadenas proporcionan una mayor tracción y estabilidad que las ruedas.

    Inconvenientes de las Cadenas

    Las cadenas pueden ser difíciles de controlar en terrenos irregulares y requieren mucha potencia para maniobrar. También pueden dificultar el seguimiento preciso del movimiento del robot.

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    Synchro Drive: ¿Qué es?

    Un mecanismo de locomoción que utiliza dos motores separados, uno para la traslación y otro para la rotación. Este sistema permite un control preciso del movimiento del robot.

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    Manipulador

    Conjunto de elementos conectados por articulaciones que terminan en una herramienta o "end-effector", como un brazo robótico.

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    Espacio de trabajo de un manipulador

    Puntos en el espacio que el efector final del manipulador puede alcanzar.

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    Grado de libertad de un manipulador

    Cantidad de parámetros que se necesitan para determinar la posición del efector final.

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    Precisión de un manipulador

    Capacidad para posicionar el efector final en un punto exacto y predeterminado.

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    Ordenador de control

    El cerebro del robot que controla todos sus componentes.

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    Actuadores

    Motores que permiten el movimiento del robot.

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    Sensores

    Componentes que recopilan información sobre el entorno del robot.

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    Comunicación externa

    La manera en que el robot se comunica con el mundo exterior.

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    Repetibilidad

    La capacidad del robot para colocar su elemento terminal (pinza, herramienta) en la misma posición repetidas veces.

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    Articulación de 1 grado de libertad (DOF)

    Un tipo de articulación que permite movimiento solo en una dirección. Ejemplo: una bisagra en una puerta.

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    Articulación de 2 o más DOF

    Un tipo de articulación que permite movimiento en dos o más direcciones. Ejemplo: Una articulación del hombro humano permite movimiento arriba/abajo y adelante/atrás.

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    Robot serie

    Un tipo de robot que utiliza un brazo de múltiples secciones con articulaciones para moverse.

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    Robot paralelo

    Un tipo de robot que utiliza una base fija y barras conectadas al efector final para mover el elemento terminal. Ejemplo: plataforma robótica.

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    Accesibilidad

    La capacidad de los robots de acceder a diferentes posiciones y orientaciones en el espacio operativo.

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    Robot redundante

    Un robot con un número de grados de libertad (DOF) mayor que las dimensiones del espacio operativo. Esto le da al robot más flexibilidad en movimiento

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    Robot tipo serpiente

    Un tipo de robot redundante que tiene un diseño flexible similar a una serpiente y puede navegar en espacios complejos.

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    Robots no-holónómicos

    Un robot se considera no-holonómico si necesita un control simultáneo de más de un grado de libertad para desplazarse en un entorno. En otras palabras, la dirección del movimiento del robot no está completamente determinada por la dirección de sus ruedas. Un ejemplo sería un coche, donde la dirección de las ruedas debe ser controlada para girar el vehículo.

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    Sistema Ackermann

    Un sistema de gestión de ruedas similar al que usan los coches, donde las ruedas delanteras pueden girar para cambiar la dirección del robot. Ofrece mayor flexibilidad de movimiento, pero requiere de una coordinación compleja entre las ruedas.

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    Triciclo

    Un triciclo es un robot con tres ruedas, donde dos son las ruedas motrices y la tercera es una rueda auxiliar para mantener el equilibrio. Se caracteriza por su sencillez, pero es menos flexible que un robot con cuatro ruedas.

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    Sensores internos

    Sensores que miden información interna del robot, como los ángulos de las articulaciones, la fuerza o la presión, etc. Esta información, también conocida como propioceptiva, es esencial para el control interno del robot.

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    Sensores externos

    Sensores que brindan información al robot sobre su entorno, como la distancia a objetos, la presencia de obstáculos, etc. Esta información, también conocida como exteroceptiva, permite al robot navegar y adaptarse a su entorno.

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    Actuadores robóticos

    Sistemas que generan movimiento en los robots, clasificados en neumáticos/hidráulicos y eléctricos.

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    Actuadores neumático/hidráulicos

    Tipo de actuador que utiliza motores y cilindros para generar fuerza, ideales para aplicaciones de alta potencia.

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    Actuadores eléctricos

    Tipo de actuador que utiliza motores eléctricos para generar movimiento, ofreciendo mayor precisión y control.

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    Sistema jerárquico de control

    Estructura jerárquica de un sistema de control robótico que divide las funciones en diferentes niveles.

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    Nivel inferior del control robótico

    Nivel más bajo del control robótico, que se encarga de controlar la posición y velocidad de las articulaciones.

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    Generador de trayectoria

    Nivel intermedio del control robótico, que genera la trayectoria que debe seguir el robot.

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    Niveles superiores del control robótico

    Niveles más altos del control robótico, que se encargan de la interacción con el usuario, la percepción del entorno y la planificación.

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    Objetivos de los robots móviles

    El objetivo principal de los robots móviles es ampliar el campo de aplicación de la robótica, aumentar la autonomía y permitir al robot tomar decisiones basadas en su entorno.

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    Planificación de la ruta

    El proceso de determinar el camino que un robot debe seguir para llegar a un destino específico, incluyendo puntos intermedios y posibles obstáculos.

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    Planificación de la trayectoria

    Establecer la forma en que un robot se moverá entre dos puntos, teniendo en cuenta la velocidad y el tiempo.

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    Evitación de colisiones

    Habilidad de un robot para detectar y evitar colisiones con otros objetos o personas en su entorno.

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    Control automático del vehículo

    Un sistema que controla los movimientos precisos de un robot para seguir una trayectoria planificada.

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    Información odométrica

    Instrumentos internos en un robot que proporcionan información sobre su posición y orientación.

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    Sistema de percepción

    Sistema que se utiliza para detectar obstáculos, modelar el entorno y estimar la posición del robot de forma precisa.

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    Sonar, Láser de barrido

    Sensores utilizados para detectar obstáculos, como paredes, objetos, etc.

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    Acelerómetros y giróscopos

    Sensores que detectan aceleración y rotación del robot.

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    Study Notes

    Robots Autónomos - Estructura General de un Robot

    • Los profesores a cargo de la materia son el Dr. Vidal Moreno Rodilla y la Dra. Belén Curto Diego.
    • El curso es "Robots Autónomos - Máster en Sistemas Inteligentes", de la Universidad de Salamanca, en el área de Informática y Automática.

    Esquema de un Robot

    • Actuadores (motores): Responsable del movimiento.
    • Estructura mecánica (herramientas): Parte física del robot.
    • Sensores internos: Proporcionan información sobre el estado interno del robot.
    • Comunicación exterior: Permite la interacción con el entorno (pantalla, teclado, etc.).
    • Percepción del entorno: Incluye sensores como visión, proximidad, y tacto.
    • Ordenador y Sistema de control: Coordina todas las funciones del robot.

    Manipuladores

    • Definición: Conjunto de elementos interconectados por articulaciones (joints) con una herramienta final (end-effector).
    • Espacio de trabajo: Todos los puntos del espacio alcanzables por el efector final.
    • Grado de libertad: Número de parámetros independientes que determinan la posición del extremo final.
    • Precisión: Capacidad de posicionar el efector final en un punto específico.
    • Repetibilidad: Habilidad del robot para volver a un punto específico de forma precisa.
    • Tipos de articulaciones: Se describen articulaciones de 1 grado de libertad (ej: rotacional, prismática) y de 2 grados de libertad o más.

    Configuraciones cinemáticas I y II

    • Robot cartesiano, cilíndrico, esférico o polar: Tipos de configuraciones cinemáticas de manipuladores.
    • Robot SCARA, angular o antropomórfico, Paralelo, Puma: Otros tipos de configuraciones.

    Configuraciones cinemáticas III

    • Robots redundantes: Mayor accesibilidad.
    • Tipo serpiente y múltiples manipuladores: Ejemplos de robots redundantes.

    Robots paralelos

    • Definición: El efector final se une a la base directamente por accionamientos o barras.
    • Cinémática inversa: Resolver este tipo de cinemática es relativamente sencillo, utilizando métodos geométricos.
    • Cinémática directa: Es más compleja y suele resolverse mediante métodos numéricos.
    • Ventajas: Gran capacidad de aceleración y velocidad de operación, elevada rigidez y bajo peso, accionamiento directo.
    • Desventajas: Dificultad en resolver la cinemática directa, pequeño espacio de trabajo.
    • Muñecas: tres ejes que se cortan en una articulación esférica.
      • Características: tamaño reducido, modelado matemático sencillo, potencia adecuada a la tarea, conexión al eje más cercano.

    Robots móviles

    • Definición: Plataforma que accede a otros puntos del espacio mediante ruedas, orugas o patas.
    • Espacio de trabajo: No está limitado. Accesibilidad depende de su medio de movimiento.
    • Problema sensorial específico: De localización.

    Robot móvil. Tipos de Ruedas

    • Ruedas fijas: No tienen articulación de dirección.
    • Ruedas orientables centradas: Articulación de dirección, eje pasando por el centro de rotación.
    • Ruedas orientables descentradas (castor): Articulación de dirección, eje no pasa por el centro de rotación.
    • Ruedas fijas con deslizamiento (suecas): No tienen articulación pero pueden deslizar.

    Robot móvil. Configuraciones típicas I y II

    • Movimiento diferencial: Ventajas: precio, facilidad de implementación, diseño simple; Inconveniente: difícil ir en línea recta.
    • Cadenas: Ventajas: motorización sencilla; Inconveniente: deslizamiento, dificultades en la odometría, requiere mucha potencia para los giros.

    Robot móvil. Configuraciones típicas III y IV

    • Synchro Drive: Ventajas: diferentes motores para traslación/rotación, movimiento en línea recta; Inconveniente: diseño complejo, alto precio.
    • Triciclo: Requiere capacidades de planificación no holonómicas. Otros métodos con ruedas.

    Sensores

    • Internos: Informan sobre el estado del robot (ángulos, fuerzas).
    • Externos: Informan sobre el entorno del robot.
    • Información exteroceptiva: Permite al robot adaptar su comportamiento a situaciones imprevistas comparando con patrones de referencia.

    Actuadores

    • Definición: Dispositivos que transforman las señales de control en movimiento de las articulaciones.
    • Clasificación:
      • Neumáticos e hidráulicos (motores, cilindros): Desarrollan grandes potencias requieren instalaciones auxiliares.
      • Eléctricos (motores DC, servocontrolados, AC, paso-a-paso): Uso generalizado.

    Sistema de control - Robots articulados

    • Objetivo: Realizar movimientos repetitivos para tareas de manipulación.
    • Estructura jerárquica: Nivel inferior (servomotores), intermedio (generación de trayectorias), superior (comunicación con usuario, percepción sensorial, planificación).

    Sistema de control - Robots móviles

    • Objetivos: Ampliar la aplicación de la robótica, incrementar la autonomía, sistema de navegación automática.
    • Tareas de planificación: Global de la misión (ej: habitación), ruta, trayectoria (ej.: de A a B).
    • Evitación de colisiones.

    Sistema de control (Robots móviles) - Control automático del vehículo

    • Control automático del vehículo: Controlar movimientos, determinar el ángulo de dirección y la velocidad basándose en la posición y orientación del robot, información odométrica.
    • Acumulación de error: La combinación de información odométrica y sensores inerciales permite evitar errores significativos en cortos tiempos y espacios.

    Sistema de control (Robots móviles) - Sistema de percepción

    • Percepción: Permitir la navegación segura, detectar y localizar obstáculos y situaciones peligrosas, modelar el entorno, estimar la posición del vehículo.
    • Cámara video, sonars, láser de barrido: Métodos de percepción más utilizados.

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    Description

    Este cuestionario examina la estructura general de un robot autónomo, incluyendo actuadores, sensores y su sistema de control. Estudiarás cómo interactúan estas partes para lograr funciones autónomas en el entorno. Ideal para estudiantes del máster en Sistemas Inteligentes de la Universidad de Salamanca.

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