Approaching human functions.Das Nähern der Menschenfunktionen.
Estudiando un tema de control, me encuentro reflexionando sobre la manera en que realizamos tareas aparentemente sencillas, pero que reproducirlas en un sistema de control son muy complejas.
Un problema de control de posicionamiento es útil para muchas aplicaciones. Corte de piezas, soldaduras, pintado, etc. Se requiere posicionar una pieza de manera que no haya una medición directa humana. En apariencia se puede resolver con motores paso a paso, corriendo sobre rieles especiales que permiten el conteo de los pasos que se mueve el motor.
Esto es cierto para aplicaciones de corte, pintado, etc. Pero el caso de las soldaduras devela un problema mayor, una caja negra de problemas que constituye el posicionamiento de la herramienta sin intervención humana.
El seguimiento de una línea es un problema básico. No siempre la línea será regular como para ser detectada por un posicionador. Entonces cómo seguirla?
Los robots seguidores de líneas.
Un problema básico de los robots es el de seguir una línea sin alejarse de ella.
Con dos sensores ópticos se puede seguir una línea irregular, El secreto consiste en generar la señal de control de los motores con el sensor opuesto al motor.
Ese simple recurso permite seguir una línea no necesariamente recta.
El problema es que la línea debe tener un espesor, no sirve para líneas muy angostas.
Seguimiento por reconocimiento del encuentro de dos superficies.
En este caso se realiza con un láser que apunta el encuentro de las superficies. Un sensor óptico capta el reflejo y puede estudiarse el perfil del encuentro de ambas superficies. de acuerdo a este estudio es posible seguir una línea en todo momento.
Otro método consiste directamente en analizar una imagen de una cámara de video, cotejando el patrón de la línea con la posición de la herramienta de trabajo.
Este tipo de aplicaciones requiere análisis digital y uso de microprocesador, en general.
Se nos hace sencillo el seguimiento de una línea , pero si tenemos que analizar como lo realiza nuestro sistema biológico veremos la complejidad del problema.
El ojo humano reconoce colores, contrastes, pero ademas se requiere memoria, evaluaciones lógicas, determinación de error y ajuste para llegar al objetivo. También hay información de patrones en memoria, y la posibilidad de ver con profundidad.
De allí que se plantee la visión básica de un robot como la determinación de una línea. Si solo sabe seguir líneas , tiene una visión básica que le permite moverse.
La soldadura en encuentros.
La determinación de la posición para que una herramienta se ubique correctamente y pueda soldar la unión de una chapa con un perfil metálico es otro problema típico.
El dispositivo debe ubicarse a 45 º y a una cierta distancia constante del encuentro.
Aparentemente se puede resolver ajustando la herramienta a una distancia fija con un ángulo fijo. Pero ello implica una estructura compleja para lograrlo y sirve solo para una línea, no para el cambio de direcciones.
Si nos imaginamos como lo hace el cerebro humano, se verá que la complejidad implica que hay un potencial de análisis debido a la visión en profundidad , la comparación con un patrón deseado, etc. más el uso del sistema servoalimentado que constituye la vista con el brazo humano y la mano. Ello implica un sistema complejo dificil de reproducir en forma robótica.
Una propuesta consiste en usar un sensor de palpación , que se reproduce en los dos lados o caras del encuentro.
Por medio de dos ruedas el sensor se desplaza acompañado de los palpadores que sirven de elemento de entrada al sistema de control.
Los palpadores asumen una función de distancia, S1, S2 , El programa, que se resuelve con simple lógica, consiste en medir S1 y S2 y compararlos. Cuando la diferencia es cero, o un valor considerado como tal ( muy pequeño), el sensor se ha posicionado correctamente para soldar.
El desplazamiento de cada coordenada S1 o S2 se realiza con dos motores de control que manejan las coordenadas. La profundidad es controlada por otro motor, y simplemente consiste en moverlo en la dirección prevista en una mesa de posicionamiento, longitudinal.
Este sistema permite posicionar la herramienta como un humano con un movimiento pequeño de corrección en cada momento. Es posible girar el sensor en dirección de 90 º para seguir en otra línea.
No obstante, este sistema requiere posicionar el sensor la primera vez con ayuda humana, porque el hecho de aproximarse al inicio de la pista de soldadura , con la posibilidad que los sensores reconozcan las superficies de control es todo un tema, que vuelve a solicitarnos potencialidades humanas.
Este esquema con palpadores es una aproximación interesante del problema, sin ser un sistema inteligente que requiere mucho procesamiento y microprocesador.
Un controlador analógico simplemente resuelve el problema. Un control y generador de pasos para motores paso a paso, que también se resuelve en forma análoga.
( en edición...)
Referencias
http://isa.umh.es/personal/nicolas.garcia/tesis/documentos/capitulo2.pdf
APROXIMACIONES AL
CONTROL VISUAL DE
ROBOTS
Vol.8: Aplicaciones Típicas de los Sistemas Robot de Soldadura
http://www.kobelco-welding.jp/espanol/education-center/technical-highlight/vol08.html
Seguimiento láser para soldadura - DIMEC. Ideas para la ind
http://www.dmcindustrial.com/nuestros-productos/sectores.php?id_edukia=176
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