Definición

CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMABLES

(PLC’s)

DEFINICIÓN

Se pueden llamar también Autómatas programables y se definen como cualquier máquina electrónica que ha sido diseñada para controlar en tiempo real y en medio industrial procesos secuenciales. Su manejo y programación puede ser realizada por personal eléctrico o electrónico sin conocimiento informático. Realiza funciones lógicas como temporizadores, contajes, cálculos o regulaciones, entre otras. También se le puede definir como “caja negra” en la que existen unos terminales de entrada y de salida, a los que se conectaran pulsadores, finales de carrera, detectores, etc., y bobinas de contadores, electroválvulas, lámparas, etc., respectivamente, de tal forma que su actuación dependerá de las señales de entrada que estén activas en cada momento, según el programa almacenado. Esto quiere decir que los relés auxiliares, relés de enclavamiento, temporizadores, contadores…, son internos. La tarea del usuario se reduce a realizar el “programa”, el cual constituye una relación entre las señales de entrada que se tienen que cumplir para activar cada salida.

La configuración básica de un PLC consta de las partes siguientes: CPU, memoria de usuario, unidades de E/S, fuente de alimentación, consola de programación e interfaces.

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Campos de Aplicación

CAMPOS DE APLICACIÓN

Podemos decir que su campo de aplicación abarca desde procesos de fabricación industrial de cualquier tipo al de transformaciones industriales, control de instalaciones, señalizaciones, etc. Sus reducidas dimensiones, la facilidad de montaje, la posibilidad de almacenar los programas para su posterior y rápida utilización, la modificación o alteración de los mismos, etc., hace que su eficacia se aprecie fundamentalmente en procesos en que se producen necesidades tales como:

• Espacio reducido. 
• Procesos de producción periódicamente cambiantes.
• Procesos secuenciales.
• Maquinaria de procesos variables. 
• Instalaciones de procesos complejos y amplios. 
• Chequeo de programación centralizada de las partes del proceso.

Ejemplos de aplicaciones generales: 

a) Maniobra de máquinas
• Maquinaria industrial del mueble y madera. 
• Maquinaria en procesos de grava, arena y cemento. 
• Maquinaria en la industria del plástico 
• Maquinas-herramientas complejas. 
• Maquinaria en procesos textiles y de confección. 
• Maquinaria de ensamblaje. 
• Maquinas transfer.

b) Maniobra de instalaciones.
• Instalaciones de aire acondicionado, calefacción, etc. 
• Instalaciones de seguridad. 
• Instalaciones de frio industrial. 
• Instalaciones de almacenamiento y trasvase de cereales. 
• Instalaciones de plantas embotelladoras. 
• Instalaciones en la industria de automoción. 
• Instalaciones de tratamientos térmicos. 
• Instalaciones de plantas depuradoras de residuos. 
• Instalaciones de cerámicas.

c) Señalización y control.
• Chequeo de programas. 
• Señalización del estado de procesos. Ver todo

Ventajas e inconvenientes

VENTAJAS E INCONVENIENTES DEL PLC:

VENTAJAS

1. Menor tiempo empleado en la elaboración de proyectos debido a que:
• No es necesario dibujar el esquema de contactos.
• No es necesario simplificar las ecuaciones lógicas, ya que, por lo general, la capacidad de almacenamiento del módulo de memoria es lo suficientemente grande. 
• La lista de materiales queda sensiblemente reducida, y al elaborar el presupuesto eliminaremos parte del problema que supone el contar con diferentes proveedores, distintos plazos de entrega, etc.

2. Posibilidad de introducir modificaciones sin cambiar el cableado ni añadir aparatos. 
3. Mínimo espacio de ocupación. 
4. Menor coste de mano de obra de la instalación. 
5. Economía de mantenimiento. Además de aumentar la fiabilidad del sistema, al eliminar contactos móviles, los mismos Autómatas pueden detectar e indicar averías. 
6. Posibilidad de gobernar varias máquinas con un mismo Autómata.
7. Menor tiempo para la puesta en funcionamiento del proceso al quedar reducido el tiempo de cableado. 
8. Si por alguna razón la maquina queda fuera de servicio, el Autómata sigue siendo útil para otra máquina o sistema de producción.

INCONVENIENTES

1. Es necesario un programador, lo que obliga a formar a los técnicos. 
2. El costo inicial, según las características del automatismo, puede o no ser un inconveniente. Dado que el PLC cubre un amplio espacio entre la lógica cableada y el microprocesador, es preciso que el proyectista lo conozca tanto en su amplitud como en sus limitaciones.
Finalmente en las siguientes figuras podemos ver unos ejemplos de autómatas (FIG.1) y un ejemplo de un conexionado básico de un autómata a un motor (FIG.2).

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Estructura, Movimiento y Grados de libertad

ROBOTS

ESTRUCTURA

Partes comunes:

1. Manipulador o brazo mecánico. 

2. Controlador. 

3. Elementos motrices o actuadores. 

4. Terminal, herramienta o aprehensor. 

5. Sensores de información.

Al robot industrial se le engloba dentro de la arquitectura de la célula de fabricación flexible, en la que se combinan diversos dispositivos que configuran un núcleo básico de producción.

1. MANIPULADOR

El conjunto de elementos mecánicos que propician el movimiento del elemento terminal, que dependiendo de la tarea que tiene que realizar el robot, se montará al final de brazo del robot un útil especializado o uno de propósito general: garras, herramientas, pinzas de soldadura, etc. Dentro de la estructura interna del manipulador se alojan los elementos motrices, engranajes y transmisiones que soportan el movimiento de las cuatro partes que suelen conformar el brazo:

a) Base o pedestal de fijación. 

b) Cuerpo.

c) Brazo.

d) Antebrazo.

Los cuatro elementos rígidos del brazo están relacionados entre sí mediante articulaciones, las cuales pueden ser giratorias, cuando el movimiento permitido es el de rotación o prismáticas, en las que existe un movimiento de traslación entre los elementos que relacionan.

En el epígrafe de más abajo, después de haber descrito cada una de las partes de un robot, podremos encontrar los GRADOS DE LIBERTAD, que detalla con más profundidad el movimiento de estos artefactos.

A continuación un esquema simple (FIG.3):

 

2. CONTROLADOR

Recibe este nombre el dispositivo que se encarga de regular el movimiento de los elementos del manipulador y todo tipo de acciones, cálculos y procesados de información, que se realiza.

El controlador del robot realiza generalmente cuatro funciones principales:

• Inicia y termina el movimiento de los componentes individuales del manipulador en una secuencia deseada y en puntos especificados. 

• Almacena posiciones y secuencias de datos en su memoria. 

• Permite que el robot tenga una interfaz "hacia fuera" por medio de sensores montados en el área de trabajo donde está funcionando (es decir la estación de trabajo). 

• Proporciona un entorno de programación orientado al usuario.

La complejidad del control varía según los parámetros que se gobiernan, pudiendo existir las siguientes categorías:

a) Controlador de posición Solo intervienen en el control de la posición del elemento terminal. Puede actuar en modo punto a punto, o bien, en modo continuo, en cuyo caso recibe el nombre de control continuo de trayectoria.

b) Control cinemático Cuando además de la posición se regula la velocidad.

c) Control dinámico Se tienen en cuenta, también, las propiedades dinámicas del manipulador, motores y elementos asociados.

d) Control adaptativo Además de lo indicado en anteriores controles, también se considera la variación de las características del manipulador al variar la posición.

Refiriéndose a otro aspecto, el control puede llevarse a cabo en LAZO ABIERTO o en LAZO CERRADO. En el caso del control en lazo abierto, se produce la señal de consigna que determina el movimiento pero no se analiza si se ha realizado con esa actitud o se ha producido un error, al efectuarse en la realidad (FIG.4). El control en lazo abierto es típico en los motores paso a paso, en los cuales las señales que se generan un paso del mismo, dan lugar al giro de un determinado ángulo del eje, es decir, son motores con movimientos cuantificados. Existen sistemas con salidas temporizadas o movimientos predeterminados que actúan en lazo abierto.

El control en lazo abierto tienen muchas causas de error (inercia, interferencias, fricciones, etc.), y si bien es muy simple y económico, no se admite en las aplicaciones industriales, donde es fundamental la exactitud en la repetitividad de los movimientos. Sin embargo, en robots dedicados a la enseñanza y al entretenimiento, este tipo de control está muy extendido. La mayoría de los sistemas de robots industriales poseen un control en lazo cerrado, con realimentación (FIG.5). Este control hace uso de un transductor o sensor de la posición real de la articulación o del elemento terminal, cuya información compara con el valor de la señal de mando o consigna, que indica la posición deseada. El error entre estas dos magnitudes, se trata diversas formas para obtener una señal final, que aplicada a los elementos motrices, varíe la posición real hasta hacerla coincidir con la deseada.

A continuación un ejemplo práctico de los casos anteriores:

Además del controlador de tipo proporcional (multiplicador o divisor de la variable) (FIG.6), hay otros como el integral (FIG.7), cuya salida varía proporcionalmente a la señal de error y el derivativo (FIG.8), en el que la salida varía proporcionalmente con la velocidad de variación de la señal de error. La combinación de los tres tipos de controladores descritos, dan lugar al que se denomina PID (proporcional-integral-derivativo) (FIG.9).

 

 

Los sensores empleados para la determinación de la posición de los ejes de los motores motrices, pueden ser de carácter analógico o digital, como discos de plásticos transparentes con rayas negras, que al girar a través de detectores ópticos, cortan el haz de luz entre emisor y detector y genera una serie de impulsos eléctricos que sirven para calcular el ángulo desplazado. Los modernos controladores de robots son ordenadores, en los que el programa correspondiente se encarga de calcular las señales aplicadas a los actuadores, tras el procesado de la señal de consigna y la que procede de los transductores de posición.

3. ELEMENTOS MOTRICES O ACTUADORES

( Este video ha sido realizado por los alumnos de 2º G.S.A.)

4. ELEMENTO TERMINAL, HERRAMIENTA O APREHENSOR

Los elementos terminales, también llamados efectores finales (end effector) son los encargados de interaccionar directamente con el entorno del robot. Pueden ser tanto elementos de aprehensión como herramientas. Si bien un mismo robot industrial es, dentro de unos límites lógicos, versátil y readaptable a una gran variedad de aplicaciones, no ocurre así con los elementos terminales, que son en muchos casos específicamente diseñados para cada tipo de trabajo. Se puede establecer una clasificación de los elementos terminales atendiendo a si se trata de un elemento de sujeción o de una herramienta. Los primeros se pueden clasificar según el sistema de sujeción empleado. En la TABLA.1 se representan estas opciones, así como los usos más frecuentes. Los elementos de sujeción se utilizan para agarrar y sostener los objetos y se suelen denominar pinzas. Se distingue entre las que utilizan dispositivos de agarre mecánico (FIG.10), y las que utilizan algún otro tipo de dispositivo (ventosas; pinzas magnéticas, adhesivas, ganchos, etc.). En la elección o diseño de una pinza se han de tener en cuenta diversos factores. Entre los que afectan al tipo de objeto y de manipulación a realizar destacan el peso, la forma, el tamaño del objeto y la fuerza que es necesario ejercer y mantener para sujetarlo. Entre los parámetros de la pinza cabe destacar su peso (que afecta a las inercias del robot), el equipo de accionamiento y la capacidad de control. El accionamiento neumático es el más utilizado por ofrecer mayores ventajas en simplicidad, precio y fiabilidad, aunque presenta dificultades de control de posiciones intermedias. En ocasiones se utilizan accionamientos de tipo eléctrico.

 

En la pinza se suelen situar sensores para detectar el estado de la misma (abierto o cerrado). Se pueden incorporar a 1a pinza otro tipo de sensores para controlar el estado de la pieza, sistemas de visión que proporcionen datos geométricos de los objetos, detectores de proximidad, sensores fuerza-par, etc.

Como se ha indicado, el elemento terminal de aprehensión debe ser diseñado con frecuencia a medida para la aplicación. Existen ciertos elementos comerciales que sirven de base para la pinza, siendo posible a partir de ellos diseñar efectores válidos para cada aplicación concreta. Sin embargo, en otras ocasiones el efector deber ser desarrollado íntegramente, constituyendo su coste un porcentaje importante dentro del total de la aplicación.

En muchas aplicaciones el robot ha de realizar operaciones que no consisten en manipular objetos, sino que implican el uso de una herramienta. El tipo de herramientas con que puede dotarse a un robot es muy amplio. La FIG.11 y la FIG.12 muestran, respectivamente, una pistola de pulverización de pintura y dos pinzas de soldadura por puntos. Normalmente, la herramienta está fijada rígidamente al extremo del robot aunque en ocasiones se dota a éste de un dispositivo de cambio automático, que permita al robot usar diferentes herramientas durante su tarea. La TABLA.2 enumera algunas de las herramientas más frecuentes.

Aparte de estos elementos de sujeción y herramientas más o menos convencionales, existen interesantes desarrollos e investigaciones, muchos de ellos orientados a la manipulación de objetos complicados y delicados. Por ejemplo, existen diversas realizaciones de pinzas dotadas de tacto o de dedos con falanges.

5. SENSORES DE INFORMACIÓN

Debemos tener en cuenta que los robots necesitan disponer de información tanto de su entorno exterior como de sus mecanismos internos para llevar a cabo cualquier operación con la calidad y precisión requerida. Los sensores que veremos a continuación son tanto internos como externos. También cabe destacar que diferenciaremos entre sensores y detectores.

 ( Este video ha sido realizado por los alumnos de 2º G.S.A.)

MOVIMIENTOS Y GRADOS DE LIBERTAD

Mecánicamente, un robot está formado por una serie de elementos o eslabones unidos mediante articulaciones que permiten un movimiento relativo entre cada dos eslabones consecutivos. La constitución física de la mayor parte de los robots industriales guarda cierta similitud con la anatomía del brazo humano, por lo que en ocasiones, para hacer referencia a los distintos elementos que componen el brazo humano, por lo que en ocasiones, para hacer referencia a los distintos elementos que componen el robot, se usan términos como cuerpo, brazo, codo y muñeca.

El movimiento de cada articulación puede ser de desplazamiento, de giro, o de una combinación de ambos. De este modo son posibles los seis tipos diferentes de articulaciones que se muestran en la FIG.13, aunque, en la práctica, en los robots sólo se emplean la de rotación y la prismática.

 

Cada uno de los movimientos independientes que puede realizar cada articulación con respecto a la anterior, se denomina grado de libertad (GDL) En la FIG.13 se indica el número de GDL de cada tipo de articulación. El número de grados de libertad del robot viene dado por la suma de los grados de libertad de las articulaciones que lo componen. Puesto que, como se ha indicado, las articulaciones empleadas son únicamente las de rotación y prismática con un solo GDL cada una, el número de GDL empleadas son únicamente las de rotación y prismática con un solo GDL cada una, el número de GDL del robot suele coincidir con el número de articulaciones de que se compone.

El empleo de diferentes combinaciones de articulaciones en un robot, da lugar a diferentes configuraciones, con características a tener en cuenta tanto en el diseño y construcción del robot como en su aplicación. Las combinaciones más frecuentes son las representadas en la FIG.14 donde se atiende únicamente a las tres primeras articulaciones del robot, que son las más importantes a la hora de posicionar su extremo en un punto del espacio.

Puesto que para posicionar y orientar un cuerpo de cualquier manera en el espacio son necesarios seis parámetros, tres para definir la posición y tres para la orientación, si se pretende que un robot posicione y oriente su extremo (y con él la pieza o herramienta manipulada) de cualquier modo en el posicione y oriente su extremo (y con él la pieza o herramienta manipulada) de cualquier modo en el espacio, se precisarán al menos seis GDL.

En la FIG.15 se muestran los seis GDL con que está dotado el robot ARC Mate 120/S-12 de Fanuc, así como sus articulaciones y eslabones.

En la práctica, a pesar de ser necesarios los seis GDL comentados para tener total libertad en el posicionado y orientación del extremo del robot, muchos robots industriales cuentan con sólo cuatro o cinco GDL, por ser estos suficientes para llevar a cabo las tareas que se les encomiendan.

Existen también casos opuestos, en los que se precisan más de seis GDL para que el robot pueda tener acceso a todos los puntos de su entorno. Así, si se trabaja en un entorno con obstáculos, el dotar al robot de grados de libertad adicionales le permitirá acceder a posiciones y orientaciones de su extremo a las que, como consecuencia de los obstáculos, no hubiera llegado con seis GDL. Otra situación frecuente es la de dotar al robot de un GDL adicional que le permita desplazarse a lo largo de un carril, aumentando así el volumen del espacio al que puede acceder. Cuando el número de grados de libertad del robot es mayor que los necesarios para realizar una determinada tarea se dice que el robot es redundante. Ver todo

Tipos de Robots

TIPOS DE ROBOTS

La maquinaria para la automatización rígida dio paso al robot con el desarrollo de controladores rápidos, basados en el microprocesador, así como con el empleo de servos en bucle cerrado, que permiten establecer con exactitud la posición real de los elementos del robot y establecer el error con la posición deseada. Esta evolución ha dado origen a una serie de tipos de robots, que se citan a continuación:

1. ROBOTS MANIPULADORES

Son sistemas mecánicos multifuncionales, con un sencillo sistema de control, que permite gobernar el movimiento de sus elementos, de los siguientes modos:

a) Manual: Cuando el operario controla directamente la tarea del manipulador (FIG.16). 

b) De secuencia fija: Cuando se repite, de forma invariable, el proceso de trabajo preparado previamente. 

c) De secuencia variable: Se pueden alterar algunas características de los ciclos de trabajo.

2. ROBOTS DE REPETICIÓN O APRENDIZAJE

Son manipuladores que se limitan a repetir una secuencia de movimientos, previamente ejecutada por un ordenador humano, haciendo uso de un controlador manual o un dispositivo auxiliar. En este tipo de robots, el operario en la fase de enseñanza, se vale de una botonera de programación con diversos pulsadores o teclas, o bien, de joysticks, o bien utilizan un maniquí, o a veces, desplaza directamente la mano del robot.

Los robots de aprendizaje son los más conocidos, hoy día, en los ambientes industriales y el tipo de programación que incorporan, recibe el nombre de “gestual”.

En la FIG.17 podemos ver una mano robótica la cual está ajustando los parámetros de posición y presión de sus dedos para “aprender” a coger un objeto correctamente teniendo en cuenta las dimensiones propias del mismo, en este caso, un dado.

3. ROBOTS CON CONTROL POR COMUPTADOR

Son manipuladores o sistemas mecánicos multifuncionales, controlados por un computador, que habitualmente suele ser un microordenador.

En este tipo de robots, el programador no necesita mover realmente el elemento de la máquina, cuando la prepara para realizar un trabajo. El control por computador dispone de un lenguaje específico, compuesto por varias instrucciones adaptadas al robot, con las que se puede confeccionar un programa de aplicación utilizando solo el terminal del computador no el brazo. A esta programación se la denomina textual y se crea “off-line”, es decir, sin la intervención del manipulador (FIG.18).

Las grandes ventajas que ofrecen este tipo de robots, hace que se vayan imponiendo en el mercado rápidamente, lo que exige la preparación urgente de personal cualificado, capaz de desarrollar programas similares a los de tipo informático.

4. ROBOTS INTELIGENTES

Son similares a los del grupo anterior, pero, además, son capaces de relacionarse con el mundo que les rodea a través de sensores y tomar decisiones en tiempo real (autoprogramables).

De momento, son muy poco conocidos en el mercado y se hallan en fase experimental, en la que se esfuerzan los grupos investigadores por potenciarles y hacerles más efectivos, al mismo tiempo que más asequibles.

En la FIG.19 se puede observar a un robot que es capaz de reconocer las diferentes dimensiones de los elementos y posicionarse en el lugar correcto para agarrarlos de forma efectiva.

5. MICRO-ROBOTS

Con fines educacionales, de entrenamiento o investigación, existen numerosos robots de formación o micro-robots a un precio muy asequible y, cuya estructura y funcionamiento son similares a los de aplicación industrial.

Atendiendo a otros conceptos, hay diferentes maneras de clasificar a los robots, pero inicialmente la que se ha expuesto es la que facilita mejor una primera aproximación al estudio de la robótica.

La definición del “robot industrial” y consecuentemente su clasificación; variará con el progreso, y lo que hoy se considera un robot avanzado, pasara a ser un recuerdo histórico, como ha sucedido con los computadores.

En la FIG.20 un ejemplo de estos últimos tipos de robots (DRONE).

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Diagrama de Flujos y Esquemas, Interpretación y Diseño

(ESTE VIDEO A SIDO REALIZADO POR LOS INTEGRANTES DEL GRUPO)

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Lenguaje de programación de PLCs y Robots

LENGUAJES DE PROGRAMACIÓN DE PLC’S Y ROBOTS

La programación empleada en robótica puede tener carácter explícito , donde el operador es el responsable de las acciones de control y las instrucciones, o estar basada en la modelación del mundo exterior, cuando se describe la tarea y el sistema toma las decisiones. La programación explícita es la utilizada en el ámbito industrial y consta de dos técnicas:

A) Programación gestual. B) Programación textual.

La programación gestual consiste en guiar el brazo del robot directamente por la trayectoria que debe seguir, los puntos se graban en la memoria y luego se repiten. Exige el empleo del manipulador en la fase de enseñanza.

En la programación textual, las acciones que ha de realizar el brazo se especifican mediante las instrucciones de un lenguaje. En esta labor no participa la máquina. Las trayectorias del manipulador se calculan matemáticamente con gran precisión y se evita el posicionamiento a ojo, muy corriente en la programación gestual.

Los lenguajes de programación textual se encuadran en varios niveles, según se realice la descripción del trabajo del robot. Se relacionan en orden creciente de complejidad:

1. Lenguajes elementales, que controlan directamente el movimiento de las articulaciones del manipulador. 2. Lenguajes dirigidos a posicionar el elemento terminal del manipulador. 3. Lenguajes orientados hacia el objeto sobre el que opera el sistema. 4. Lenguajes enfocados a la tarea que realiza el robot.

PROGRAMACIÓN GESTUAL O DIRECTA

En este tipo de programación, el propio brazo interviene en el trazado del camino y en las acciones a desarrollar en la tarea de la aplicación. Esta característica determina la programación “on-line”.

En el aprendizaje directo, el punto final del brazo se traslada con ayuda de un dispositivo colocado en su muñeca, o utilizando un brazo maestro o maniquí, sobre el que se realizan los desplazamientos, que serán memorizados y repetidos por el manipulador. Se utiliza sobre todo en labores de pintura, donde el operador dirige el brazo por los tramos a recorrer, y dónde debe expulsar una cierta cantidad de pintura. Tiene pocas posibilidades de edición, ya que para generar una trayectoria tiene que almacenar una gran cantidad de puntos, cuya reducción origina discontinuidades. Suele estar constituido por botones, teclas, pulsadores, luces indicadoras, ejes giratorios o “joystick”.

Dependiendo del algoritmo de control que se utilice, el robot pasa por los puntos finales de la trayectoria enseñada. Hay que tener en cuenta que los dispositivos de enseñanza modernos no sólo permiten controlar los movimientos de las articulaciones del manipulador, sino que pueden generar funciones auxiliares como:

o Selección de velocidades. o Generación de retardos. o Señalización del estado de los sensores. o Borrado y modificación de los puntos de trabajo. o Funciones especiales.

Al igual que con la programación directa, en la que se emplea un elemento de enseñanza, el usuario no necesita conocer ningún lenguaje de programación. Simplemente, debe habituarse al empleo de los elementos que constituyen el dispositivo de enseñanza. De esta forma, se pueden editar programas que sean muy simples.

La estructura del “software” es del tipo intérprete; sin embargo, el sistema operativo que controla el procesador puede poseer rutinas específicas, que suponen la posibilidad de realizar operaciones muy eficaces.

Los lenguajes de programación gestual, además de necesitar al propio robot en la confección del programa, carecen de adaptabilidad en tiempo real con el entorno y no pueden tratar interacciones de emergencia.

PROGRAMACIÓN TEXTUAL EXPLÍCITA

El programa queda constituido por un texto de instrucciones o sentencias, cuya confección no requiere de la intervención del robot, por lo que se efectúan “off-line”. Con este tipo de programación, el operador no define las acciones del brazo manipulador, sino que se calculan, mediante el empleo de las instrucciones textuales adecuadas.

En una aplicación tal como el ensamblaje de piezas, en la que se requiere una gran precisión, los posicionamientos seleccionados mediante la programación gestual no son suficientes, debiendo ser sustituidos por cálculos más perfectos y por una comunicación con el entorno que rodea al sistema.

En la programación textual, la posibilidad de edición es total. El robot debe intervenir solo en la puesta a punto final.

Según las características del lenguaje, pueden confeccionarse programas de trabajo complejos, con inclusión de saltos condicionales, empleo de base de datos, posibilidad de creación de módulos operativos intercambiables, capacidad de adaptación a las condiciones del mundo exterior, etc.

Dentro de la programación textual, existen dos grandes grupos:

1. Programación textual explícita. 2. Programación textual especificativa.

En la programación textual explícita, el programa consta de una serie de órdenes o instrucciones concretas, que van definiendo con rigor las operaciones necesarias para llevar a cabo la aplicación. Se puede decir que la programación explícita engloba a los lenguajes que definen los movimientos punto por punto, similares a los de la programación gestual, pero bajo la forma de un lenguaje formal. Con este tipo de programación, la labor del tratamiento de las situaciones anormales, colisiones, etc. queda a cargo del programador.

Dentro de la programación explícita, hay dos niveles:

• Nivel de movimiento elemental

Comprende los lenguajes dirigidos a controlar los movimientos del brazo manipulador. Existen dos tipos:

a) Articular, cuando el lenguaje se dirige al control de los movimientos de las diversas articulaciones del brazo. 

b) Cartesiano, cuando el lenguaje define los movimientos relacionados con el sistema de manufactura, es decir, los del punto final de trabajo (TCP).

Los lenguajes del tipo cartesiano utilizan transformaciones homogéneas. Este hecho confiere “popularidad” al programa, independizando a la programación del modelo particular del robot, puesto que un programa confeccionado para uno, en coordenadas cartesianas, puede utilizarse en otro, con diferentes coordenadas, mediante el sistema de transformación correspondiente.

Son lenguajes que se parecen al BASIC, sin poseer una unidad formal y careciendo de estructuras a nivel de datos y de control.

Por el contrario, los lenguajes de tipo articular indican los incrementos angulares de las articulaciones. Aunque esta acción es bastante simple para motores de paso a paso y corriente continua, al no tener una referencia general de la posición de las articulaciones con relación al entorno, es difícil relacionar al sistema con piezas móviles, obstáculos, cámaras de TV, etc.

Los lenguajes correspondientes al nivel de movimientos elementales aventajan, principalmente, a los de punto a punto, en la posibilidad de realizar bifurcaciones simples y saltos a subrutinas, así como de tratar informaciones sensoriales.

• Nivel estructurado

Intenta introducir relaciones entre el objeto y el sistema de robot, para lo que los lenguajes se desarrollan sobre una estructura formal.

Se puede decir que los lenguajes correspondientes a este tipo de programación adoptan la filosofía del PASCAL. Describen objetos y transformaciones con objetos, disponiendo, muchos de ellos, de una estructura de datos arborescente.

El uso de lenguajes con programación explícita estructurada aumenta la comprensión del programa, reduce el tiempo de edición y simplifica las acciones encaminadas a la consecución de tareas determinadas.

En los lenguajes estructurados, es típico el empleo de las transformaciones de coordenadas, que exigen un cierto nivel de conocimientos. Por este motivo dichos lenguajes no son populares hoy en día.

PROGRAMACIÓN TEXTUAL ESPECÍFICA

Se trata de una programación del tipo no procesal, en la que el usuario describe las especificaciones de los productos mediante una modelización, al igual que las tareas que hay que realizar sobre ellos.

El sistema informático para la programación textual específica tiene que disponer del modelo del universo, o mundo donde se encuentra el robot. Este modelo será, normalmente, una base de datos más o menos compleja, según la clase de aplicación, pero que requiere, siempre, computadores potentes para el procesado de una abundante información. El trabajo de la programación consistirá, simplemente, en la descripción de las tareas a realizar, lo que supone poder llevar a cabo trabajos complicados.

En la actualidad, los modelos del universo son del tipo geométrico, no físico. Este hecho implica la no consideración de la fuerza de la gravedad, que ha de ser tenida en cuenta por el programador constantemente, para considerar sus efectos en la manipulación de los objetos.

Dentro de la programación textual específica, hay dos clases, según la orientación del modelo se refiera a los objetos o a los objetivos.

Si el modelo se orienta al nivel de los objetos, el lenguaje trabaja con ellos y establece las relaciones entre ellos. La programación se realiza “off-line” y la conexión CAM es posible.

Dada la inevitable imprecisión de los cálculos del computador y de las medidas de las piezas, se precisa de una ejecución previa, para ajustar el programa al entorno del robot.

Los lenguajes con un modelo del universo orientado a los objetos son de alto nivel, permitiendo expresar las sentencias en un lenguaje similar al usado comúnmente.

Por otra parte, cuando el modelo se orienta hacia los objetivos, se define el producto final.

La creación de lenguajes de muy alto nivel transferirá una gran parte del trabajo de programación, desde el usuario hasta el sistema informático; éste resolverá la mayoría de los problemas, combinando la Automática y la Inteligencia Artificial.

El constante incremento de “inteligencia” en los sistemas de la robótica hace prever que el 70% del coste total será de tipo informático.

A continuación una tabla con los distintos tipos de lenguajes de programación de robots.

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