Todos los conceptos
Backlash (holgura)
Entre dientes de engranaje hay un poco de juego. Al invertir el sentido, el motor gira sin mover la salida, y el error en la punta crece con la longitud del brazo.
Célula de fabricación flexible
Una línea automatizada en tres fases: alimentación y clasificación, mecanizado y almacenamiento. Dos PLC coordinan sensores, cilindros neumáticos y servomotores para tratar cada pieza según su material y color.
Cilindros neumáticos y electroválvulas
El aire comprimido mueve los cilindros; las electroválvulas hacen de puente con el PLC. Una monoestable vuelve sola a reposo por muelle al perder la señal; una biestable necesita una señal para cada movimiento y recuerda la última posición.
Cómo funcionan los motores
Corriente dentro de un campo magnético = fuerza. Tres familias según quién cambia la corriente: escobillas (DC), un controlador que cuenta pasos (stepper) o electrónica que lee el rotor (brushless).
Cómo hablan los chips (UART, I2C, SPI, CAN)
Un bus son unos cables compartidos. Cada protocolo resuelve a su manera quién habla, a quién y cuándo: UART punto a punto, I2C por dirección, SPI con un cable de selección y CAN por ID de mensaje.
Control en lazo cerrado (PID)
Un PID compara lo que quieres con lo que mides y corrige con tres términos: P mira el presente, I el pasado y D el futuro.
Detectores de presencia y finales de carrera
Para saber si una pieza o un pistón está en su sitio: finales de carrera por contacto, sensores reed magnéticos en los cilindros y sensores ópticos que detectan si la pieza corta un haz de luz.
Direccionamiento en el bus de servos
Si seis servos comparten un cable, cada uno necesita un ID. Todos oyen todo y solo contesta el que coincide; dos servos con el mismo ID se pisan.
Divisor de tensión para leer un sensor resistivo
Un PLC no puede leer una resistencia, pero sí una tensión. Poniendo el sensor en serie con una resistencia fija, la tensión del punto medio cambia con el sensor: Vout = Vcc · RS / (RS + Rfija).
El Jacobiano
El Jacobiano pasa velocidades de las articulaciones a velocidad de la mano (v = J·ω). Cuando su determinante es cero, el brazo está en una singularidad y pierde una dirección de movimiento.
Encoders rotativos
Un encoder le dice al motor dónde está. Con dos canales desfasados (A y B) sabes cuánto ha girado y en qué sentido.
Forward e inverse kinematics
FK: de ángulos a posición de la mano, siempre una respuesta. IK: de posición a ángulos; puede haber dos soluciones (codo arriba o abajo) o ninguna si el punto está fuera de alcance.
Frames de coordenadas y transformaciones
Un punto solo tiene coordenadas respecto a un frame (origen + ejes). Para pasar del frame del robot al del mundo: p_world = R(θ) · p_robot + t.
Gearboxes (reductoras) para articulaciones
Una reductora de relación N divide la velocidad entre N y multiplica el torque por N. Planetario, harmonic drive o engranajes rectos: cada familia cambia precisión, robustez y facilidad de mover desde fuera.
Imitation learning
Un humano teleopera el robot, se graban pares observación-acción y se entrena una policy para copiarlos. Falla en estados que nunca vio; se arregla con demos más variadas y prediciendo varias acciones seguidas.
IMU y fusión de sensores
El acelerómetro sabe dónde está abajo pero se confunde al moverse; el giroscopio es suave pero deriva. Un filtro complementario usa el giroscopio a corto plazo y el acelerómetro a largo plazo.
Lidar y SLAM
Contar vueltas de rueda acumula error (drift). Un lidar mide distancias en muchas direcciones a la vez; SLAM construye el mapa y se localiza en él alineando cada scan, y así corrige la deriva.
Load cell (célula de carga)
Unas galgas pegadas a un metal cambian un poco su resistencia al flexarse. Un puente de Wheatstone da unos milivoltios, un ADC los convierte en counts y la calibración los pasa a gramos.
Manipulador cartesiano X-Y y servomotores
Dos ejes perpendiculares movidos por servomotores con encoder. Al arrancar busca el cero de cada eje; después convierte coordenadas en milímetros a pulsos para ir exactamente a cada posición.
Modelos vision-language-action (VLA)
Un VLA parte de un modelo que ya relaciona imágenes y texto y le añade una salida de acciones: recibe cámaras, una instrucción y el estado del robot, y devuelve un fragmento de movimientos.
PLC y GRAFCET
Un PLC lee cíclicamente todas las entradas, ejecuta el programa y actualiza las salidas. El GRAFCET describe el proceso como una secuencia de etapas y transiciones: cada paso espera una condición para pasar al siguiente.
Profundidad estéreo
Dos cámaras separadas ven el mismo objeto desplazado; lo cercano se desplaza más. La profundidad sale de Z = f · B / d.
Reinforcement learning
Nadie le dice al robot cómo hacerlo, solo si lo hizo bien: el agente prueba acciones, recibe una recompensa y aprende una policy que la maximiza. En simulación se entrenan miles de copias a la vez.
Seguridad en máquinas automatizadas
Una parada de emergencia tipo seta detiene toda la máquina, unas barreras detienen el movimiento si alguien entra en la zona y un semáforo muestra el estado de un vistazo.
Sensor de distancia por ultrasonidos
Emite un pulso y mide cuánto tarda el eco: d = c · t / 2. La velocidad del sonido depende de la temperatura, así que si no la compensas la lectura se desvía.
Sensores de proximidad inductivos y capacitivos
El capacitivo detecta cualquier material porque cambia su capacidad; el inductivo solo detecta metales porque en ellos se inducen corrientes. Usando los dos, sabes si una pieza es metálica.
Ventosas y efecto venturi
Al hacer pasar aire comprimido por un estrechamiento, se acelera y la presión baja: se crea vacío en la ventosa, que succiona la pieza. Así se hace vacío sin bomba.