domingo, 18 de noviembre de 2012


Informática aplicada a la Ciencia y la Industria

Preparatoria Claudina Thevenet
Área I y II
Alumnas:
  • Valery Castelán Hernández
  • Erika Fabiola Cardoso Juárez
  • Arantxa Anaid Escutia Escandón
  • Denisse Estrada Curiel
  • Visctoria Sarahi Guzmán López
  • Karen Jímenez Andrade
  • Nancy Diana Ramírez García
  • Edith Rodríguez Noguez
  • Angeles Jocelin Romero Romero 
PRESENTAN:

IRON-HAND

¿Te acuerdas de.....?
La mujer biónica
¿Era ficcion, o nuestra  realidad actual?

  • Mano
    Es el órgano que forma parte de las extremidades del cuerpo, que en el ser humano es una de las partes más importantes, es un instrumento de manipulación, sensible y realiza múltiples movimientos y acciones.
    Se compone por la palma central de la que surgen los dedos. A su vez, tiene 27 huesos que se dividen en tres grupos: carpo, metacarpianos y falanges.

Los músculos de la mano le permiten contraerse o extraerse, están unidos al esqueleto por medio de los tendones.
Los dedos realizan flexión, extensión, abducción y aducción, además de una rotación axial y de origen pasivo; el dedo pulgar es el agente de pinza.

  • Amputación
    Es una condición adquirida cuyo resultado es la perdida de una extremidad, a causa de una lesión, una enfermedad o una operación quirúrjica. La sustitución por artefactos mecánicos, pérdida de alguna extremidad, es una buena opción. A estos artefactos se les conoce como Prótesis.

  • Prótesis y Sistemas Protésicos
    Son una sustitución por perdida de algún miembro del cuerpo. El propósito de una prótesis es el mejoramiento del funcionamiento del miembro perdido, por lo tanto, colabora  con el desarrollo psicológico del individuo, creando una percepción de recobrar totalmente la movilidad y un aspecto físico aparentemente normal. Todas las prótesis artificiales funcionan en base a una fuente de energía, un sistema de transmisión de fuerza, un sistema de mando o de acción y un dispositivo prensor. Las prótesis pueden ser mecánicas, eléctricas, mioeléctricas o neumáticas.
    Prótesis de la mano: la mano realiza principalmente dos funciones; presión y tacto. Las principales formas de presión son: presión en pinza fina con la punta de los dedos, presión en puño, gruesa o en superficie, presión en gancho y presión en llave.

  • Prótesis MecánicaSon dispositivos que se utilizan con la función de apertura o cierre voluntario por medio de un arnés que se sujeta al hombro, parte del pecho y del brazo.


  • Prótesis EléctricasEstas prótesis usan motores eléctricos en el dispositivo terminal, muñeca o codo con una batería recargable. Éstas prótesis se controlan de varias formas, ya sea con un servo control, control con botón pulsador o botón con interruptor de arnés.

  • Prótesis Neumáticas—Estas prótesis eran accionadas por ácido carbónico comprimido, que proporcionaba una gran cantidad de energía, aunque también presentaba como inconveniente la complicación de sus aparatos accesorios y del riesgo del uso del ácido carbónico.
  • Prótesis Mioeléctricas
    Es una prótesis desarrollada con la combinación de la electrónica y la mecánica y controlada muscularmente.
    Para lograr este control muscular existen diferentes tipos de sensores que son los encargados de tomar las señales musculares del paciente y enviarlas a un sistema electrónico encargado de realizar los movimientos de apertura y cierre de la mano, entre estos sensores se encuentran los electrodos entre otros.


  • Prótesis Híbridas—Combina la acción del cuerpo con el accionamiento de electricidad en una sola prótesis.
  • BIÓNICA
    Es la aplicación de soluciones biónicas a la técnica de los sistemas de arquitectura, ingeniería y tecnología moderna.
    La ingeniería biónica abarca varias disciplinas, su objetivo es hacer trabajar juntos los sistemas biológicos con los eléctricos.
    Es la rama de la cibernética que trata de simular el comportamiento de los seres vivos; que son maquinas complejas, con una gran variedad de instrumentos, estímulos, reacción y respuesta, que perciben mediante los sentidos; mejorándolos en todos los aspectos mediante instrumentos mecánicos.
    Crear máquinas que sean capaces de comportarse como cerebros humanos, capacitadas para observar un comportamiento inteligente y aprender de él, es parte del campo de la investigación de la robótica y la inteligencia artificial; ya que implica un raciocinio, es decir, la percepción de imágenes, sonidos, colores, etc.





     




 





  • Proyecto Iron-Hand
Objetivos:
  1. —Diseñar una prótesis biomecánica. 
  2. —Construir una mano mioeléctrico que contenga características similares a la de una mano humana, por lo tanto, será capaz de mantener objetos y que tenga diferentes movimientos en los 5 falanges
  3. Conocer la relación de diferentes estudios relacionados con la informática, como la robótica y la biónica, y la manera en la que podemos aplicarla en la vida cotidiana.
  4. —Además de mejorar el prototipo hecho años atrás por nuestras compañeras tratando de realizar una prótesis mioélectrica.
Justificación:
  1. —Se pretende hacer un proyecto que tenga una utilidad importante para nuestro aprendizaje (En el caso de robótica e ingeniería biónica se puede aplicar para área 1 y la estructura biológica, anatómica de la mano, así como sus sistemas sensoriales para área 2). 
  2. Se propone que sea un proyecto que impulse a las generaciones siguientes, en la continuación del estudio de la Robótica, como una gran aportación en su preparación académica y que le permita a la institución contar con un nuevo campo de acción en el desarrollo de la tecnología. 
  3. —Además el interés para realizar una mano biomecánica es para adquirir posibilidades de dar una esperanza a toda aquella persona que por alguna razón tiene que interrumpir el orden y funcionamiento de sus extremidades inferiores ,es decir, que tengan que amputar su mano, ya sea por un motivo externo a la persona y que más que darle esperanza de poder a recuperar el funcionamiento natural de su mano realizando trabajos básicos.
Aprendizajes:
  1. Es una forma en la cual tratamos de aprender sobre la importancia de todo nuestro cuerpo de cada una de las partes que lo conforman ya que si perdiéramos alguna extremidad nos afectaría en varios aspectos de nuestra vida y desarrollo. 
  2. Saber y conocer mas a fondo el funcionamiento de una parte importante y esencial de nuestra vida (mano) como saber que partes lo conforman, comprender su funcionamiento y en que llegaría a afectarnos si la perdiéramos. 
  3. —Nuestra realidad como alumnas del último año de preparatoria, consta de llenar ciertos requisitos a la área esperada, al realizar este trabajo, nos damos cuenta del enorme interés que tenemos en la manera en la que se relaciona la robótica, la mecánica y la biología con la vida cotidiana.
Prototipo a desarrollar 
video

jueves, 27 de septiembre de 2012

Robótica

ROBÓTICA

Definicion

La robótica es una ciencia o rama de la tecnología, que estudia el diseño y construcción de máquinas capaces de desempeñar tareas realizadas por el ser humano o que requieren del uso de inteligencia.


Historia de la robótica
La historia de la robótica va unida a la construcción de "artefactos", que trataban de materializar el deseo humano de crear seres a su semejanza y que lo descargasen del trabajo.
El ingeniero español Leonardo Torres Quevedo  acuñó el término "automática" en relación con la teoría de la automatización de tareas tradicionalmente asociadas.
Karel Čapek, un escritor checo, acuñó en 1921 el término "Robot" en su obra dramática Rossum's Universal Robots a partir de la palabra checa robota, que significa servidumbre o trabajo forzado. El término robótica es acuñado por Isaac Asimov, definiendo a la ciencia que estudia a los robots. Asimov creó también las Tres Leyes de la Robótica. En la ciencia ficción el hombre ha imaginado a los robots visitando nuevos mundos, haciéndose con el poder, o simplemente aliviando de las labores caseras.
PRIMEROS ROBOTS

  • El primero en crear un robot humanoide fue Leonardo Da Vinci, quien hizo un Caballero Mecánico en el año de 1495;
  • Jacques de Vaucanson creo un pato mecánico capaz de comer, agitar sus alas y excretar, llamado Digesting Duck.
  • En 1800; surgen los juguetes mecánicos japoneses, Juguetes Karakuri; capaces de servir el té, disparar flechas y pintar.
  • En 1930, se exhibe el primer robot humanoide, en la Exposición Universal, nombrado Elektro.
  • En 1956, surge Unimate, primer robot industrial creado por George Devol; es instalado hasta el año de 1961.
  • El primer robot con seis ejes electromecánicos surge en el año de 1973, nombrado Famulus; su creador fue KUKA Robot Group (Principales fabricadores mundiales de robots industriales y sistemas de automatización para industras automovilísticas, de metales, de alimentos, etc)
  • Victor Scheinman crea el primer brazo manipulador programable universal, denominado PUMA (Programmable Universal Machine for Assembly, o Programmable Universal Manipulation Arm) 
  • En año 2000 surge ASIMO (Advanced Step in Innovative Mobility) creado por la empresa Honda, es capaz de desplazarse de forma bípeda e interectuar con las personas.


Las Tres Leyes de la Robótica

  1. Un robot no puede actuar contra un ser huamano o, mediante la inacción, que un ser humano sufra daños.
  2. Un robot debe de obedecer las ordenes dadas por los seres humanos, salvo que estén en conflicto con la primera ley.
  3. Un robot debe proteger su propia existencia, a no ser que esté en conflicto con las dos primeras leyes.
Clasificación de los Robots 
Los robots han sido clasificados de acuerdo a su generación, a nivel de inteligencia, a su nivel de control, arquitectura y a su nivel de lenguaje de programación.
Generación

  • Primera Generación
    Manipuladores. Son sistemas mecánicos multifuncionales con un sencillo sistema de control, bien manual, de secuencia fija o de secuencia variable.
  • Segunda Generación
    Robots de aprendizaje. Repiten una secuencia de movimientos que ha sido ejecutada previamente por un operador humano. El modo de hacerlo es a través de un dispositivo mecánico. El operador realiza los movimientos requeridos mientras el robot le sigue y los memoriza.
  • Tercera Generación
    Robots con control sensorizado. El controlador es una computadora que ejecuta las órdenes de un programa y las envía al manipulador para que realice los movimientos necesarios.
  • Cuarta Generación
    Robots inteligentes. Son similares a los anteriores, pero además poseen sensores que envían información a la computadora de control sobre el estado del proceso. Esto permite una toma inteligente de decisiones y el control del proceso en tiempo real.
Nivel de Inteligencia
La Asociación de Robots Japonesa (JIRA) ha clasificado a los robots dentro de seis clases sobre la base de su nivel de inteligencia:

  • Dispositivos de manejo manual, manipulados por personas
  • Robots de secuencia arreglada
  • Robots de secuencia variable, donde un operador puede modificar la secuencia fácilmente.
  • Robots regeneradores, el operador humano conduce el robot a través de la tarea.
  • Robots de control numérico, donde el operador alimenta la programación del movimiento, hasta que se enseñe manualmente la tarea.
  • Robots inteligentes, los cuales pueden entender e interactuar con cambios en el medio ambiente.
Nivel de control

  • Nivel de inteligencia artificial, donde el programa aceptará un comando como "levantar el producto" y descomponerlo dentro de una secuencia de comandos de bajo nivel basados en un modelo estratégico de las tareas.
  • Nivel de modo de control, donde los movimientos del sistema son modelados, para lo que se incluye la interacción dinámica entre los diferentes mecanismos, trayectorias planeadas, y los puntos de asignación seleccionados.
  • Niveles de servosistemas, donde los actuadores controlan los parámetros de los mecanismos con el uso de una retroalimentación interna de los datos obtenidos por los sensores, y la ruta es modificada sobre la base de los datos que se obtienen de sensores externos. Todas las detecciones de fallas y mecanismos de corrección son implementadas en este nivel.
Arquitectura

  • Poliarticulados: en este grupo se encuentran los Robots de muy diversa forma y configuración, cuya característica común es la de ser básicamente sedentarios, y estar estructurados para mover sus elementos terminales en un determinado espacio de trabajo según uno o más sistemas de coordenadas, y con un número limitado de grados de libertad. En este grupo, se encuentran los manipuladores, los Robots industriales, los Robots cartesianos y se emplean cuando es preciso abarcar una zona de trabajo relativamente amplia o alargada
  • Móviles: son Robots con gran capacidad de desplazamiento, basados en carros o plataformas y dotados de un sistema locomotor de tipo rodante. Siguen su camino por telemando o guiándose por la información recibida de su entorno a través de sus sensores. Estos Robots aseguran el transporte de piezas de un punto a otro de una cadena de fabricación. Guiados mediante pistas materializadas a través de la radiación electromagnética de circuitos empotrados en el suelo, o a través de bandas detectadas foto-eléctricamente, pueden incluso llegar a sortear obstáculos y están dotados de un nivel relativamente elevado de inteligencia.
  • Androides: son Robots que intentan reproducir total o parcialmente la forma y el comportamiento cinemática del ser humano. Actualmente, los androides son todavía dispositivos muy poco evolucionados y sin utilidad práctica, y destinados, fundamentalmente, al estudio y experimentación.
  • Zoomórficos: los Robots zoomórficos, que considerados en sentido no restrictivo podrían incluir también a los androides, constituyen una clase caracterizada principalmente por sus sistemas de locomoción que imitan a los diversos seres vivos, se dividen en dos categorías principales: caminadores y no caminadores.
  • Híbridos: corresponden a aquellos de difícil clasificación, cuya estructura se sitúa en combinación con alguna de las anteriores ya expuestas, bien sea por conjunción o por yuxtaposición.
         

Nivel de Lenguaje de Programación

  • Sistemas guiados, en el cual el usuario conduce el robot a través de los movimientos a ser realizados.
  • Sistemas de programación de nivel-robot, en los cuales el usuario escribe un programa de computadora al especificar el movimiento y el sensado.
  • Sistemas de programación de nivel-tarea, en el cual el usuario especifica la operación por sus acciones sobre los objetos que el robot manipula.
          

Aplicaciones
Los robots son utilizados en una diversidad de aplicaciones, desde los robots en los salones de clase, robots soldadores en la industria automotriz, hasta brazos teleoperador en el transbordador espacial.

  • Industria: los robots son utilizados por una diversidad de procesos industriales como lo son: la soldadura de punto y soldadura de arco, pinturas de spray, transportación de materiales, molienda de materiales, moldeado en la industria plástica, máquinas-herramientas y otras más.
  • Laboratorios: Los robots están encontrando un gran número de aplicaciones. Un típico sistema de preparación de muestras consiste de un robots y una estación de laboratorio, la cual contiene balanzas, dispensarios, centrifugados, racks de tubos de pruebas, etc. Las aplicaciones subsecuentes incluyen la medición del pH, viscosidad, y el porcentaje de sólidos en polímeros, preparación de plasmas humano para muestras para ser examinadas, calor, flujo, peso y disolución de muestras para presentaciones espectromáticas.
  • Manipuladores Cinemáticos: La robótica encontró su primera aplicación en la industria nuclear con el desarrollo de teleoperadores para manejar material radiactivo. Los robots más recientes han sido utilizados para soldar a control remoto y la inspección de tuberías en áreas de alta radiación.
  • Educación: Los robots están apareciendo en los salones de clases de tres distintas forma. Primero, los programas educacionales utilizan la simulación de control de robots como un medio de enseñanza. Segundo y el más común es el uso del robot tortuga en conjunción con el lenguaje LOGO para enseñar ciencias computacionales. En tercer lugar está el uso de los robots en los salones de clases. Una serie de manipuladores de bajo costo, robots móviles, y sistemas completos han sido desarrollados para su utilización en los laboratorios educacionales.
  • Espacio: La exploración espacial posee problemas especiales para el uso de robots. Mucho científicos han hecho la sugerencia de que es necesario el uso de Robots para continuar con los avances en la exploración espacial.
  • Agricultura



BIÓNICA

La biónica es la aplicación de soluciones biológicas a la técnica de los sistemas de arquitectura, ingeniería y tecnología moderna.
 existe la ingeniería biónica que abarca varias disciplinas con el objetivo de concatenar (hacer trabajar juntos) sistemas biológicos y electrónicos, por ejemplo para crear prótesis activadas por los nervios, robots controlados por una señal biológica o también crear modelos artificiales de cosas que solo existen en la naturaleza, por ejemplo la visión artificial y la inteligencia artificial también llamada cibernética.
 La biónica es aquella rama de la cibernética que trata de simular el comportamiento de los seres vivos haciéndolos mejores en casi todas las ramas por medio de instrumentos mecánicos.
Intenta crear máquinas que se comporten como cerebros humanos, capacitadas para observar un comportamiento inteligente y aprender de él, es parte del campo de la investigación de la robótica y la inteligencia artificial.
Campos de aplicación de la Biónica:
Las aplicaciones son inmensas y no solo limitadas a ampliar nuestras capacidades sensoriales.
  • Medicina: En este campo, la biónica significa la sustitución de órganos o miembros por versiones mecánicas. Los implantes biónicos se diferencian de las meras prótesis porque imitan la función original fielmente e incluso la superan. Mientras la tecnología que desarrolla implantes biónicos está aún en desarrollo, ya podemos disponer de algunos aparatos biónicos: uno de los más famosos es el implante coclear, para la gente sorda. Actualmente podemos destacar la creación de cuerpos artificiales.

  • Audiovisual: Gracias a la biónica, se ha podido llevar a cabo sistemas de adquisición, reproducción y compresión dentro del campo audiovisual, teniendo en cuenta las limitaciones de los sistemas auditivo y visual humanos. Un claro ejemplo dentro del mundo de la adquisición son los micrófonos, los amplificadores, los altavoces que han sido diseñados de acuerdo con los rangos audibles por los humanos, es decir, de 20 Hz en 20KHz.