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4º ESO - TECNO. Automatismo vs Robot y sistemas de control. - Contenido educativo

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Subido el 20 de abril de 2021 por Juan Ramã‼N G.

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Vídeo resumen de las diferencias entre automatismo y robot, y descripción de los sistemas de control en lazo abierto y en lazo cerrado.

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En la unidad número 4 vemos lo primero, que aparecen unas definiciones sobre automatismos y robots. 00:00:11
Un automatismo es un mecanismo o máquina que realiza una tarea concreta, pero cuyo funcionamiento no se puede modificar. 00:00:18
Y esto es importante, no se puede modificar su funcionamiento. 00:00:26
Un robot es una máquina automática, por el contrario, que es programable, que es capaz de captar información del entorno, 00:00:29
para lo cual va a necesitar sensores que le den esa información y procesar el resultado actuando en consecuencia. 00:00:35
Por lo tanto, un robot es una máquina que se adapta según la información que recoge del entorno. 00:00:44
Un automatismo no puede modificar su comportamiento y esta es la principal clave para identificar unos y otros. 00:00:48
A la hora de controlar un robot, pues tenemos diferentes mecanismos. 00:00:56
Tradicionalmente se utilizan circuitos electrónicos, circuitos basados en amplificadores operacionales, transistores, resistencias, etc. 00:01:00
Actualmente ya no se utiliza esto, se utiliza en ordenadores o tarjetas de control o microcontroladores, que son la versión más pequeña y barata de los ordenadores. 00:01:09
Como características los ordenadores primero tienen mucha potencia, tienen mucha capacidad y eso les hace muy potentes a la hora de procesar la información 00:01:19
pero a cambio consumen muchísima memoria, cuestan mucho dinero, ocupan mucho y consumen mucha electricidad 00:01:29
y además para conectar esos sensores que facilitan la información del entorno necesitan hardware adicional 00:01:37
ya sea por los puertos USB o las tarjetas PCI que necesitan para conectar 00:01:42
A cambio, las tarjetas de control o microcontroladores pues tienen un bajo coste, ocupan poco, consumen poco y además tienen pines específicos para conectar los sensores y los actuadores, por lo tanto no hace falta hardware adicional, ya directamente vienen preparados. 00:01:48
Sin embargo, tienen poca potencia, tienen una potencia limitada, por lo tanto, si queremos controlar algo muy grande, no vamos a poder hacerlo con una de estas tarjetas. 00:02:04
Bien, desde el punto de vista lógico podemos ver que los sistemas de control son de diferentes tipos. 00:02:14
Pero primero, ¿qué es un sistema de control? Pues bien, desde el punto de vista lógico, 00:02:21
desde el punto de vista conceptual, un sistema de control es ese sistema que regula y controla 00:02:26
el funcionamiento de un automatismo o de un proceso para que funcione de la manera prevista. 00:02:31
Y estos pueden ser de dos tipos. Pueden ser sistemas de lazo abierto o pueden ser sistemas de lazo cerrado. 00:02:36
Sistemas de control en lazo abierto o en lazo cerrado. 00:02:44
Bien, si tenemos un sistema de lazo abierto, lo que tenemos es una señal de entrada. 00:02:48
Esa señal de entrada es la señal que nosotros le damos al sistema para indicarle qué queremos que haga. 00:02:52
Es una señal de control, es una señal que ya digo, el usuario introduce para poder decir qué queremos que haga el sistema. 00:02:58
Esa señal es procesada por el controlador, el controlador por lo tanto va a recibir la señal de entrada y en función de lo que se le esté pidiendo va a manejar los actuadores que tiene conectados, ya sean motores, LEDs, altavoces o cualquier otro. 00:03:05
Entonces va a hacer la actividad correspondiente sobre esos actuadores generando una señal de salida o respuesta. 00:03:23
El sistema nos va a responder con una señal de salida. 00:03:30
En cambio, los sistemas de lazo cerrado admiten la misma señal de entrada, esa señal de control que nosotros le damos al sistema para indicar lo que queremos que haga, pero sin embargo también tiene la información que recogen los sensores. 00:03:33
Hemos dicho que un robot, un sistema de lazo cerrado sería el que controla a los robots, tienen esos sensores que reciben la información del entorno y la alimentan. 00:03:47
Entonces, cuando nosotros le decimos lo que quiero que haga, a través de los sensores recibe información y compara si lo que yo quiero que haga tiene sentido en función de cómo está mi entorno. 00:03:56
Ese comparador va a dar una comparación al controlador. Ese controlador sobre esa comparación va a decidir si tiene sentido hacer algo o no sobre los actuadores 00:04:12
o incluso modificar su comportamiento y actuar de diferente forma en función del entorno 00:04:23
y en función de lo que queramos hacer. 00:04:28
Y va a generar una señal de salida una vez que esos actuadores se pongan en funcionamiento. 00:04:30
Bien, esa señal de salida va a afectar al entorno. 00:04:36
Que ese cambio que va a suceder en el entorno va a ser recogido por los sensores, 00:04:39
va a introducirse dentro del comparador los nuevos valores del entorno 00:04:45
y a través de la señal de entrada y los nuevos valores, 00:04:48
el controlador puede decidir cambiar su funcionamiento y adaptarse. 00:04:51
Básicamente esta es la diferencia entre un sistema de lazo abierto en el cual no se puede modificar el comportamiento del sistema 00:04:56
simplemente yo le digo que quiero que haga y lo hace 00:05:02
y el sistema de lazo cerrado que en función de lo que recogen los sensores adapta o modifica su funcionamiento. 00:05:05
Por lo tanto en el sistema de lazo abierto tenemos una señal de entrada o señal de control 00:05:13
que es la que nosotros le damos al sistema 00:05:18
un controlador que en función de esa señal va a adaptar las voltajes, intensidades y cualquier parámetro 00:05:20
para que los actuadores hagan su trabajo 00:05:28
el actuador en sí mismo que va a hacer lo que tenga que hacer 00:05:31
y ese actuador al trabajar va a generar una señal de salida o respuesta del sistema 00:05:35
ya sea una señal sonora, un motor moviéndose, unas luces encendiéndose o lo que sea 00:05:40
y esa señal de respuesta será la respuesta de nuestro sistema 00:05:45
A cambio, los sistemas de lazo cerrado tienen como elementos importantes la señal de entrada o señal de control, que es la misma que antes o parecida, donde yo le voy a decir que quiero que haga el sistema, pero además tenemos los sensores que nos introducen más información, información que captan del entorno. 00:05:49
un comparador que va a coger la señal de entrada y la que viene de los sensores 00:06:06
y los va a comparar, por lo tanto va a generar un valor de tiene sentido o no tiene sentido 00:06:11
y sobre eso el controlador va a decidir cómo tiene que controlar los actuadores. 00:06:17
En los actuadores van a ser como antes, le van a hacer un motor, unas luces o lo que sea 00:06:24
y eso va a hacer que se genere una señal de salida o respuesta. 00:06:30
La señal de salida o respuesta cambiará las variables de entorno, como hemos dicho antes, también los sensores captarán esa información, realimentarán al comparador y por eso se llama sistema de lazo cerrado, porque lo que sale vuelve a introducirse por la entrada y puede hacer que se modifique el funcionamiento del sistema completo. 00:06:34
Bueno, vamos con un par de ejemplos para que lo veáis más claro 00:06:51
El primero, el limpia parabrisas del coche 00:06:55
Yo tengo un coche antiguo, por lo tanto tengo un coche que directamente su limpia parabrisas tiene un selector de velocidad al lado del volante 00:06:57
Que tiene velocidades del 0 al 3 00:07:06
Cuando le doy al 1, al 2 o al 3, el controlador simplemente va a adaptar el voltaje y el periodo de oscilación del limpia parabrisas 00:07:08
en función de la velocidad que yo le haya marcado y el actuador que son los relés y los motores 00:07:18
van a hacer que el limpia parabrisas se mueva a la velocidad que yo espero que se mueva. 00:07:24
La respuesta, el limpia parabrisas se mueve, se limpia el cristal, yo obtengo la respuesta del sistema que espero 00:07:28
y tengo una señal de entrada. Pero ¿qué ocurre? Que ese comportamiento no se puede modificar. 00:07:33
Si yo le pongo la velocidad al 2 pero lo pongo en agosto a 40 grados y sin una gota de lluvia 00:07:39
el limpiaparabrisas se va a mover igual y no vamos a modificar su respuesta en función de condiciones de ventón. 00:07:44
En cambio, en un coche nuevo, además de tener la entrada del selector de velocidad, tenemos una entrada de los sensores de lluvia, 00:07:51
que es una entrada que se alimenta junto con la señal de entrada y se comparan. 00:07:58
Entonces, cuando yo tengo lluvia y además la velocidad que quiero es 1, 2 o 3, no está parado, 00:08:03
Pero entonces es cuando el controlador decide arrancar nuestro limpia parabrisas y, como antes, selecciona la velocidad correcta, el periodo de oscilación correcto y los limpia parabrisas al final se mueven a la velocidad que esperan. 00:08:10
Este limpia parabrisas va a estar limpiando el cristal, pero ¿qué ocurre si cambian las condiciones del entorno? ¿Que deja de llover? 00:08:24
Pues entonces automáticamente el sensor mete ese nuevo valor al comparador y los limpia parabrisas se pararían sin que yo toque nada. 00:08:30
Otro ejemplo. Bueno, primero la limpia y paraliza se mueve solo si llueve, ya lo hemos dicho. 00:08:38
Otro ejemplo. Ejemplo 2. En este caso hemos elegido un ascensor. 00:08:43
El ascensor en un edificio de seis plantas, por ejemplo, podemos elegir cualquier número de plantas. 00:08:49
En este caso, pues un ascensor de un edificio antiguo tiene un selector de piso donde nosotros le marcamos el piso. 00:08:53
El controlador va a coger esa información y va a decidir si tiene que subir o bajar 00:08:59
y esa decisión la va a hacer simplemente en función del piso en el que estoy, el piso al que voy. 00:09:04
Va a mandarle la información al motor, que vaya en la dirección correcta y durante el tiempo correcto 00:09:09
para que nos mueva de la planta en la que estamos a la planta en la que vamos. 00:09:14
El ascensor se mueve, esa es la respuesta, yo llego a mi planta y todo el mundo contento. 00:09:17
Pero ¿qué ocurre? Si se suben 15 a ese ascensor, el ascensor va a estar sobrecargado, 00:09:21
el controlador va a decir que se mueva el motor, pero el motor, como hay mucho peso, no se va a mover 00:09:26
y va a quemarse y se va a estropear el ascensor. 00:09:31
Por lo tanto, vemos que es un sistema que no cambia su funcionamiento 00:09:34
en función de las condiciones del entorno. 00:09:37
Sin embargo, en los edificios nuevos tenemos un ascensor 00:09:40
en el que además de un selector de piso tenemos un sensor de peso máximo. 00:09:43
Ese sensor de peso máximo nos va a decir si hay demasiado peso dentro del ascensor o no. 00:09:46
Por lo tanto, ahora el comparador nos va a dar una información al controlador 00:09:53
diciéndonos si estamos queriendo ir a un piso diferente del que estamos 00:09:57
y además nos está dando la información de que si el peso es mayor que el límite o no. 00:10:01
Esa comparación ya nos la hace el comparador y nos dice si el peso es mayor que el límite 00:10:07
o estamos por debajo del límite. 00:10:11
En función de lo que nos da el comparador, el controlador va a decidir si mueve o no mueve el motor 00:10:13
y además de eso va a decirle en qué dirección y cuánto tiempo. 00:10:20
Al final, el motor se mueve si es que se tiene que mover y la respuesta es que el ascensor se mueve, 00:10:25
pero como antes, se va a mover solo si no se supera el peso máximo. 00:10:30
Por lo tanto, el ascensor está adaptándose a las condiciones del entorno a través de la información que recogen sus sensores. 00:10:35
Espero que esto haya quedado muy claro. 00:10:42
En resumen, la diferencia entre automatismo y robot radica en si se aplica alguna inteligencia al proceso automático, 00:10:45
la inteligencia en un robot se aplica usando un ordenador o un microcontrolador 00:10:52
un sistema en lazo abierto o automatismo carece de sensores 00:10:56
mientras que un sistema en lazo cerrado necesita de esos sensores para adaptar su funcionamiento a la información del entorno 00:11:00
es lo que lo dota de inteligencia 00:11:06
el valor medido por los sensores hay que compararlo con la señal de control o referencia para poder tomar las decisiones 00:11:08
y para ello necesitamos un elemento comparador 00:11:14
y por último los sensores y el comparador son lo que diferencian un sistema en lazo abierto de un sistema en lazo cerrado 00:11:17
y eso es lo que yo me tengo que fijar cuando nos pregunten si un sistema concreto es en lazo abierto o en lazo cerrado. 00:11:24
Veremos si tiene sensores y recoge esa información y si su funcionamiento se adapta a esas condiciones del entorno 00:11:30
o por el contrario si simplemente hace lo que tiene que hacer sin posibilidad de que su funcionamiento se vea alterado. 00:11:37
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Idioma/s:
es
Autor/es:
JUAN RAMON GARCIA MONTES
Subido por:
Juan Ramã‼N G.
Licencia:
Reconocimiento - No comercial - Sin obra derivada
Visualizaciones:
962
Fecha:
20 de abril de 2021 - 9:18
Visibilidad:
Público
Centro:
IES ANTONIO GAUDI
Duración:
12′
Relación de aspecto:
0.46:1
Resolución:
886x1920 píxeles
Tamaño:
36.65 MBytes

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