FUNDAMENTOS FÍSICOS DE COMPUTACIÓN (1)

Los sistemas de computación se ocupan del tratamiento de la información y de las máquinas que operan con ella, por lo que debemos entender la diferencia entre dos conceptos importantes:  HARDWARE Y SOFTWARE.

El término información con el que estamos más familiarizados es el que hemos estudiado desde el punto de vista de la comunicación y el lenguaje, pero en el campo de la informática o la robótica, este término adquiere un sentido más cercano a las matemáticas que al lenguaje.

Un robot es una máquina automática programable que es capaz de interpretar información del medio físico para modificar su conducta. Tiene la capacidad de interactuar con el entorno y en función de ello, realizar unas funciones u otras. 

Su funcionamiento es similar al del cuerpo humano , un robot recoge información del medio físico que le rodea (Temperatura, luz, sonido, movimiento, etc.). Esto lo realiza mediante unos componentes electrónicos llamados "Sensores".

Dependiendo de los parámetros que reciba de su entorno a través de los sensores, puede realizar ciertas acciones (Moverse, encender luces, emitir sonidos, etc.). Esto lo puede realizar mediante otro tipo de componentes electrónicos llamados "Actuadores".

El "cerebro" del robot, el que decide lo que tiene que hacer al consultar los sensores es una placa electrónica llamada "Controladora" , que contiene el programa que tiene que ejecutar en todo momento, que previamente lo ha introducido un programador.

El programa puede ser cambiado para cambiar el funcionamiento del robot cuantas veces se quiera.

Para la realización de las actividades consulta este enlace: ENLACE

Hemos visto que para hacer funcionar un robot hacen falta varias cosas, algunas son tangibles (el hardware) como los sensores, la placa controladora y los actuadores y otras son intangibles (el software) como los programas y los datos (que se encuentran alojados en la memoria del controlador ) . 

Por ejemplo: Queremos que en el instituto haya un pulsador que, en caso de incendio o emergencia, suene el timbre 3 veces durante 2 segundos a intervalos de 1 segundos como señal de evacuación del edificio. Para ello, podemos conectar a una controladora, un pulsador como sensor y un zumbador como actuador y le introduciríamos un programa en la controladora para que ejecute el siguiente algoritmo:

"Si el pulsador es pulsado, realizar un bucle de 3 repeticiones para activar el zumbador durante 2 segundos y desactivarlo 1 segundo ".

Un microcontrolador es como una pequeña computadora que incluye sistemas para controlar elementos de entrada (sensores) y salida (actuadores). También incluye a un procesador y una memoria para guardar el programa y los datos.  Funciona como una mini PC. Su función es la de automatizar procesos y procesar información. 

Actualmente, la placa controladora más famosa es Arduino, que fue inventada por un estudiante italiano en el año 2005. Se han vendido más de 250 unidades en todo el mundo. También existen otros tipos de placas controladoras, pero las más utilizadas en el ámbito educativo son las siguientes:

Programamos el software en un ordenador con un programa específico (IDE) y se lo transmitimos al controlador a través de un cable; de esta forma, el controlador sabe lo que tiene que hacer en cada momento.

A veces, el robot no actúa como nosotros pensábamos, luego tendremos que revisar el programa, volver a transmitirlo a la controladora y volver a probar su funcionamiento en el robot. A este proceso se le llama "depurar" un programa.

La placa controladora tiene un microchip llamado "procesador", que se encarga de leer y ejecutar cada línea del programa que hemos introducido en la memoria de la placa.

Además, el procesador se encarga de leer los datos de los sensores y de controlar los actuadores conectados a la placa.

Ejemplo: En el dibujo de la izquierda podemos ver una placa controladora Arduino UNO con un botón y un zumbador conectados a la misma.

Dentro de su procesador se almacena el programa que previamente hemos escrito en el ordenador y le hemos enviado a la placa mediante un cable USB.

Siguiendo el ejemplo anterior, al presionar el pulsador, sonará el zumbador 3 veces durante 2 segundos a intervalos de 1 segundo.

En cualquier momento, podemos modificar el programa para hacer que funcione de otra manera, por ejemplo, que al presionar el botón, el zumbador suene durante 4 segundos a intervalos de una hora para avisar del final de la clase

Algunos de los sensores que se pueden conectar a una placa controladora son los siguientes:

• Sensor de temperatura

• Sensor de humedad

• Sensor de luz

• Sensor de sonido

• Sensor de gas

• Sensor de presión

• Sensor de movimiento

• Sensor de distancia

Algunos de los actuadores que se pueden conectar a una placa controladora son los siguientes:

• Motores

• Luces

• Relés

• Pantallas

• Altavoces

Actualmente estamos rodeados de robots sin saberlo y no todos los robots tienen forma de humano.

Podemos clasificar los robots en dos grupos:

• Los robots industriales: Se utilizan en la fabricación de objetos, en tareas como la soldadura, pintura, unión de piezas, manejo de materias peligrosas, etc. Suelen tener forma de brazos articulados.

• Los robots de servicio: Se utilizan para ayudar directamente a las personas, con fines médicos, militares, para entretener, para hacer tareas del hogar, etc. 

Estamos entrando en la "era de los robots", y como todo cambio, tiene defensores y detractores.

Vamos a analizar brevemente las ventajas e inconvenientes de los robots en la sociedad:

Ventajas

• Capacidad de realizar trabajos complejos y/o peligrosos con precisión.

• Mayor velocidad en la realización de las tareas sin cansarse.

• Se pueden adaptar a nuevos trabajos y/o situaciones cambiando el programa que los gobierna.

Inconvenientes

• Sustituyen a las personas, quitándoles el puesto de trabajo.

• Son muy caros y solo se los pueden permitir las grandes empresas

• Pueden ser hackeados para que funcionen mal.