Los compresores de aire se utilizan en competiciones de robótica para demostrar cómo puede funcionar la potencia neumática en dispositivos automáticos, preprogramados y en movimiento. Se puede utilizar aire comprimido para mover brazos y piernas robóticos a longitudes medidas. El mejor compresor para competiciones de robótica suele ser un modelo alternativo pequeño y portátil.
Otra ventaja del aire comprimido es que puede sustituir fácilmente los tubos que suministran aire a presión a diversas piezas del robot cuando sea necesario. Por ejemplo, si se produce un percance que hace que una de las articulaciones pierda contacto con el depósito de aire, los ingenieros responsables del robot pueden rectificar el problema inmediatamente. En cambio, si los brazos y las piernas dependieran de componentes electrónicos, las reparaciones serían mucho más costosas y laboriosas.
Las competiciones de robótica son una excelente oportunidad para que los estudiantes de secundaria aprendan sobre el proceso de construcción de robots y participen en concursos que, en última instancia, pueden reportar enormes recompensas en forma de becas. Para los estudiantes universitarios, los concursos de robótica ofrecen la oportunidad perfecta para avanzar en estas habilidades y descubrir nuevas innovaciones en tecnología robótica. Los concursos de robótica también son importantes para las organizaciones profesionales, que pueden presentar nuevos diseños y aprender mutuamente de las ideas reveladoras de los competidores. En general, los concursos de robótica están impulsando la marcha hacia la automatización, y el aire a presión está en el centro de estos avances.
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Por qué se utilizan compresores de aire en las competiciones de robótica
Los sistemas neumáticos se emplean desde hace tiempo en el sector industrial para todo tipo de aplicaciones, desde el montaje de automóviles hasta el envasado de alimentos. Con aire comprimido, los fabricantes pueden ensamblar artículos en calidades masivas para uso público. Uno de los avances más cruciales de la tecnología neumática ha sido el desarrollo de brazos robóticos, que se utilizan en las fábricas de automóviles para levantar piezas pesadas y unir piezas en componentes ensamblados.
Con los brazos robóticos neumáticos, los fabricantes pueden ensamblar coches y camiones con mucha más rapidez y eficacia de lo que sería posible con manos humanas. Lo mejor de todo es que los fabricantes pueden reducir los costes de producción con herramientas neumáticas y, en última instancia, repercutir ese ahorro en los consumidores.
En las competiciones de robótica, las fuentes de alimentación neumáticas son fáciles de montar, incluso con poco tiempo de preparación. La mayoría de las funciones funcionarán con 60 libras por pulgada cuadrada de potencia de aire. Los sistemas neumáticos también son relativamente ligeros y pueden repararse fácilmente, si es necesario, el mismo día de una competición.
La naturaleza compacta de los sistemas neumáticos de los robots contrasta con las engorrosas cualidades de la mayoría de los componentes electrónicos, que son difíciles de reparar y tienden a añadir más peso a un dispositivo determinado. Además, los componentes electrónicos requieren numerosos cables y voluminosas carcasas, independientemente de que el dispositivo robótico se maneje a distancia o esté enchufado a una toma de corriente.
La potencia neumática ha sido una función importante de las competiciones de robótica desde los inicios de este tipo de eventos, allá por la década de 1990. A medida que los estudiantes presentaban sus creaciones a estas competiciones, pronto se hizo evidente que el aire a presión era un combustible más eficaz, cómodo y eficiente para el movimiento robótico que los componentes eléctricos o las baterías.
Podría decirse fácilmente que los sistemas neumáticos facilitaron el auge de las competiciones de robótica al hacer que la tecnología fuera más fácil de desarrollar entre mentes emprendedoras de distintos niveles de destreza. Con brazos y articulaciones neumáticas, estos robots de fácil montaje han realizado tareas que han ampliado la percepción de la gente sobre el potencial de la tecnología robótica.
En el último cuarto de siglo, la tecnología de los dispositivos robóticos ha mejorado paralelamente a la evolución de los sistemas neumáticos. En los últimos años, los sistemas neumáticos de los robots de competición son más compactos y fáciles de montar y regular a los niveles de presión adecuados. Por ello, los estudiantes que participan en estas competiciones están teniendo más éxito con sus robots.
Los sistemas neumáticos se utilizan para impulsar los movimientos de una amplia gama de dispositivos robóticos de competición, desde creaciones de Lego animadas a distancia hasta dispositivos utilizados para lanzar pelotas y verter líquidos a medidas exactas. En algunos casos, los robots expuestos en estos eventos han pasado a servir de prototipos en el desarrollo de robots más avanzados que hoy prueban diversas entidades del sector industrial.
Cómo se utilizan los compresores de aire en las competiciones de robótica
La mayor diferencia entre la neumática y la electrónica es el orden de funcionamiento. En la electrónica, tienes un positivo y un negativo, mientras que con la neumática, tienes una colección de tubos que simplemente funcionan de la forma en que los acoplas al dispositivo robótico en cuestión.
La construcción de un dispositivo robótico de accionamiento neumático también es relativamente sencilla, ya que no es necesario soldar ningún panel ni pelar ningún cable. Además, las conexiones son fáciles de montar en los sistemas neumáticos. Con un dispositivo robótico accionado por aire, no tiene que preocuparse de si un destornillador concreto encajará en el casquillo de un tornillo determinado, ya que no intervienen tales elementos de fijación en la construcción general.
El dispositivo que presuriza el aire ambiente para su uso como energía en un dispositivo robótico se conoce como compresor. Durante el funcionamiento, el compresor puede calentarse hasta el punto de dañar las piezas adyacentes si la unidad carece de ventilación y refrigeración suficientes. Por lo tanto, es fundamental que el sistema neumático de un robot esté equipado con un ventilador.
El compresor también es propenso a vibrar. Si se coloca demasiado cerca de uno de los elementos fijos cruciales de un conjunto robótico, las vibraciones podrían anular el propósito de las funciones robóticas. Por ejemplo, si se diseña un robot para tomar fotos desde lugares extraños y de difícil acceso, las fotos podrían salir borrosas si las vibraciones del compresor hacen que el dispositivo tiemble mientras se toman las fotos. Por tanto, el compresor debe colocarse a cierta distancia del componente de la cámara para evitar vibraciones perturbadoras.
Uno de los componentes más importantes de un sistema neumático es la válvula de descarga de presión, que regula la cantidad de aire a presión que viaja desde el compresor hasta la aplicación final, que en este caso serían las piezas móviles de un dispositivo robótico. Si las funciones móviles se sobrecargan con la presión del aire, podrían llegar a funcionar mal y hacer que el robot fallara mientras está en el suelo durante una competición. Del mismo modo, el compresor también podría sobrecalentarse si la presión no se regula correctamente. Para ajustar la válvula de liberación de presión, basta con mover los anillos que están roscados alrededor de la válvula.
Como función de apoyo a la válvula de descarga de presión, los sistemas neumáticos también están equipados con un presostato. En los casos en los que la presión supera el límite máximo para el robot en cuestión, el interruptor se activa automáticamente para apagar el compresor. En la mayoría de los dispositivos robóticos que se presentan a las competiciones, el límite máximo suele rondar los 120 psi. Si la presión supera ese nivel, el interruptor se disparará y detendrá la transferencia de más potencia de aire. Para ayudar a evitar que un robot se sobrecargue con aire presurizado durante una competición, los límites de presión deben establecerse en el rango de 80-110 psi.
Para retener el aire que finalmente se utiliza durante la competición, cada dispositivo robótico suele estar equipado con varios depósitos de aire. El objetivo de cada depósito es almacenar aire para su uso posterior. Por lo tanto, es esencial asegurarse de que cada robot disponga de tantos tanques como sea necesario.
Los dispositivos robóticos también están equipados con reguladores, que limitan la cantidad de presión de aire que viaja corriente abajo hacia otros componentes. De este modo, puede controlar la cantidad de presión que se envía a cada pieza de un robot. Si una zona requiere más presión que otra, puede hacer que cada pieza se regule a niveles diferentes. Por ejemplo, si se requiere que un brazo levante objetos más pesados y se mueva al doble de velocidad que otros brazos, ese brazo puede programarse para recibir niveles de presión más altos que los demás componentes. Con los reguladores instalados, cada dispositivo robótico puede realizar una gama más amplia de funciones diferentes.
Otra característica importante en un sistema neumático es un manómetro, que le permite leer el nivel de presión que se genera en el interior de un dispositivo robótico activo accionado por aire. A medida que aumenta la presión, puede leer su nivel actual indicado por el manómetro. Con los manómetros, puede hacer un seguimiento del nivel de presión actual en cualquier momento durante una competición. Si la presión supera los límites aceptables, puedes ajustarla a un nivel más aceptable. Los manómetros le ayudan a evitar situaciones en las que las altas presiones podrían superar el límite máximo y dañar el aparato.
Para el control remoto de dispositivos neumáticos, algunos de los componentes más críticos son las electroválvulas, que funcionan como transistores en un sistema neumático. Cuando se dispara una electroválvula, ajusta el caudal de aire a presión entre los puertos correspondientes. En algunas configuraciones, las electroválvulas pueden ajustarse en ambas direcciones. En otras, el ajuste sólo puede hacerse en una dirección, lo que significa que la válvula volverá a su estado normal en cuanto desaparezca la señal. Para los dispositivos en los que la velocidad es una prioridad absoluta, lo mejor son las electroválvulas con orificios grandes.
¿Qué tipos de robots utilizan aire comprimido?
Un compresor de aire para competiciones de robótica puede impulsar multitud de innovaciones tecnológicas. En los eventos estudiantiles, algunos de los ejemplos más vistos de tecnología robótica accionada por aire son las máquinas que permiten realizar deportes independientes y elevaciones automáticas. Para la industria tecnológica y sus numerosos observadores, las competiciones de robótica ofrecen una ventana al futuro de la automatización. En las próximas dos o tres décadas, los robots que se ven actualmente en estas competiciones podrían convertirse en habituales de la vida cotidiana. Algunas de las categorías tecnológicas más populares que se exhiben en estos eventos son las siguientes:
1. Juguetes
En las competiciones de robots en las que participan adolescentes, los juguetes propulsados por aire son un tema popular. Algunos de estos robots consisten en cuerpos de Lego que se convierten en personajes tipo Transformer. Los brazos y las piernas de estos robots se mueven y accionan mediante energía neumática. En el futuro, estos juguetes podrían revolucionar la forma en que los jóvenes interactúan con sus personajes favoritos de la ciencia ficción y los cómics. La tecnología también podría hacer más realista el mundo de los videojuegos, cuando los participantes compitan en juegos de guerra a través de estas creaciones robóticas propulsadas por aire. Para los niños que carecen de compañeros de juego, los juguetes robóticos podrían ofrecer una necesaria vía de escape.
2. Tiradores de pelotas
Un concepto popular entre los participantes más jóvenes en las competiciones de robots son los dispositivos lanzapelotas. Porejemplo, en algunos eventos se han exhibido dispositivos robóticos que lanzan pelotas a las redes y, a veces, a las canastas de baloncesto. El objetivo es ver si en el futuro los eventos deportivos podrán incorporar lanzamientos de pelotas accionados a distancia. La tecnología también podría ser útil para los jóvenes que deseen desarrollar habilidades en un determinado juego. Por ejemplo, un joven que quiera mejorar en béisbol pero no tenga compañeros de práctica podría utilizar un dispositivo robótico para lanzar la pelota y practicar el golpe.
3. Dispositivos de cocina
Algunos de los dispositivos robóticos más innovadores expuestos en competiciones han sido han sido diseñados para la cocina. Algunos ejemplos son conjuntos de brazos robóticosaccionados por aire comprimido que vierten ingredientes en cuencos en cantidades medidas, según lo especificado por nde una receta determinada. A continuación, estos mismos brazos mezclan los ingredientes hasta obtener la consistencia deseada. Una vez terminada la preparación, la mezcla puede verterse en una bandeja de cocción y calentarse. Con los dispositivos robóticos, los restaurantes del futuro podrían tener cocinas automatizadas en gran medida. Con el tiempo, estos avances podrían extenderse al uso doméstico y probablemente se adopten como alternativa a la cocina casera manual.
4. Brazos de sujeción
Algunas de las innovaciones más importantes que se exhiben en muchas competiciones de robótica son los brazos de sujeción, que fijan automáticamente piezas duras y pesadas en instalaciones industriales. En las fábricas de electrodomésticos, la tecnología ha agilizado el proceso de producción, haciéndolo más eficiente y menos costoso. Con los brazos de fijación robotizados, las piezas pesadas e incómodas de electrodomésticos y muebles pueden fijarse en cuestión de segundos. En unos pocos pasos, se pueden montar unidades enteras, con carcasas y todo, en sólo una fracción del tiempo que tardaría un operario en realizar estas tareas.
5. Dispositivos de elevación
Las competiciones de robots ofrecen a los desarrolladores de tecnología una oportunidad inmejorable para exhibir las últimas innovaciones en brazos robóticos. El objetivo de estos brazos es realizar algunas de las tareas de elevación más pesadas y complicadas de las instalaciones industriales. Por ejemplo, en el campo del montaje de automóviles, hay que elevar una serie de piezas grandes y pesadas sobre sistemas transportadores y montarlas con otras piezas grandes y pesadas. Con los brazos robóticos neumáticos, los trabajadores humanos se ahorran el esfuerzo de levantar piezas tan pesadas. Para componentes especialmente pesados, la maquinaria robotizada es esencial.
6. Vehículos automáticos
Otra gran innovación que se presenta cada año en las competiciones de robots es el vehículo automático, que se exhibe en prototipos en miniatura que indican el potencial de la tecnología. A medida que la gente se anticipa a un futuro sin vehículos de gas, los vehículos robotizados que se exhiben en estos eventos sirven como indicadores de cómo podrían ser las calles dentro de unas décadas. Y lo que es más importante, estos modelos en miniatura ayudan a demostrar cómo los vehículos podrían funcionar con aire comprimido y reducir considerablemente la dependencia mundial de los productos derivados del petróleo. Además, estos dispositivos también pueden sugerir las características robóticas que probablemente se incluirán en estos vehículos del futuro.
7. Material rodante en miniatura
Las competiciones de robots han servido a veces de escaparate para versiones en miniatura del material rodante del futuro. Por ejemplo, los vehículos capaces de levantar contenedores y transportar madera podrían funcionar algún día sin la ayuda de manos humanas, como se ve en estos prototipos robóticos. El material rodante automático puede incluir brazos elevadores robotizados y otras funciones que pronto podrían eliminar los riesgos humanos que entrañan la recogida de basuras y la construcción de edificios. Gracias a las innovaciones que se presentan en estos eventos, es posible que llegue un día en que los rascacielos se construyan desde cero con vehículos de construcción aéreos y brazos robóticos.
8. Robots domésticos
En el futuro, los robots podrían formar parte de las familias. En las convenciones de robots se suelen exhibir aparatos programados para realizar tareas cotidianas específicas, como recoger la basura o limpiar la casa. Dentro de unas décadas, hogares estadounidenses de todos los tamaños podrían tener uno de estos robots en casa para realizar una serie de tareas que la gente suele descuidar. Los robots que actualmente están programados para realizar estas funciones se volverán más complejos a medida que los sistemas neumáticos que impulsan estas creaciones se desarrollen junto con los componentes de las máquinas y la inteligencia artificial.
¿Cambiará o se adaptará en un futuro próximo el papel de los compresores en industrias como la robótica?
En los próximos años, el papel de los compresores en el sector de la robótica cambiará inevitablemente a medida que avancen las tecnologías y se racionalicen los diseños. Cada año que pasa, estos avances se ponen de manifiesto a medida que los estudiantes desvelan innovaciones en el ámbito de los dispositivos robóticos accionados por aire.
Algunos de los cambios más significativos afectarán al movimiento y el diseño de los robots. Mientras que la mayoría de los robots actuales tienen un aspecto muy maquinal y movimientos mecánicos, los del futuro tendrán probablemente un aspecto más orgánico y movimientos más fluidos. El reto para los desarrolladores de robots actuales es encontrar formas de que las articulaciones de estas creaciones parezcan más naturales y realistas.
El aumento de la competencia en el sector industrial impulsará el avance de la tecnología robótica y el papel del aire comprimido en estos desarrollos. A medida que la tecnología supere la capacidad humana, las empresas que se adapten podrán fabricar productos en cantidades masivas sin los problemas inherentes al error humano. Estos pioneros se beneficiarán, a su vez, de un aumento de las ventas y de la saturación del mercado.
En general, el desarrollo de la tecnología de robots neumáticos debería conducir a la automatización total de las industrias de fabricación de automóviles y envasado de alimentos. A su debido tiempo, estos avances también deberían reducir la necesidad de trabajadores humanos en la construcción de edificios y las operaciones militares. Con el tiempo, los vehículos aéreos y la tecnología robótica también sustituirán a los coches y a los conductores comerciales, a medida que el transporte y el reparto comercial se vuelvan totalmente automáticos.
A medida que la tecnología de los robots neumáticos se extienda en la vida cotidiana, el aire será más limpio gracias a la reducción de emisiones de una sociedad menos dependiente del combustible. La difusión de la potencia neumática en el ámbito de la automatización y el transporte reducirá en gran medida la dependencia de Estados Unidos del petróleo extranjero y la necesidad de perforar.
Con el rápido avance de la tecnología actual, cada vez son más las personas que conocen las ventajas de la tecnología del aire comprimido. Aprovechando la energía del aire, las industrias pueden agilizar la producción dejando una menor huella de carbono. Mientras tanto, los ciudadanos podrán disfrutar de una gama más amplia de productos a precios reducidos, gracias a los menores costes de la fabricación automatizada.
Compresores de aire y accesorios de Quincy Compressor
Si las competiciones de robots sirven de indicador, la revolución robótica está a la vuelta de la esquina. Con tantos jóvenes que presentan sus propias creaciones a estos eventos, la tecnología está llegando a un punto en el que casi cualquier persona con conocimientos de tecnología puede crear su propio robot. En las próximas décadas, las capacidades tecnológicas mejorarán rápidamente en estas áreas, lo que quizá haga posible que la gente cree sus propios robots domésticos y máquinas elevadoras neumáticas.
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