"comprehendere scire est"

Welcome divider

Consejo Nacional para el Entendimiento Público de la Ciencia.

Los alcances de los sistemas telecontrolados


Valdez Martínez Jorge Salvador 1, Delgado Reyes Gustavo 2, Guevara López Pedro 3 , , 1, 3 Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica unidad Culhuacan– IPN Av. Santa Ana 1000, Col. San Francisco Culhuacan, Delegación Coyoacán, México D. F., C. P. 04430. 3 Centro de Investigación Ciencia Aplicada y Tecnología Avanzada Unidad Legaria – IPN, Av. Legaria No. 694, Col. Irrigación, México D. F., C.P.11500.




Introducción
En 1840 se hizo la primera demos-tración de transmisión de datos usando el telégrafo. Con esto, la percepción de las distancias que había de un poblado a otro “disminuían” por el efecto de proxi-midad que ofrecia este invento. Despues se dio a conocer al teléfono en 1876, y en 1901, se logró la pri-mera transmisión de radio. Dos años mas tarde, se presento el Telekino (Quevedo,2003). Este artefacto fue desarrollado por Leonardo Torres Quevedo en 1903 y consistía en un autómata que ejecutaba órdenes transmitidas mediante ondas hert-zianas; el experimento consistió en hacer maniobrar un barquito en una vasija llena de agua y colocada en el anfiteatro de la Academia (España) demostrándose que el pequeño navío podía moverse en todas direc-ciones.
Después en 1905, Torres Quevedo lo presento a la Academia de Ciencias de París con una nota acompañada de los aparatos de demostración de un sistema que había ideado (Quevedo,2003):
“… Los aparatos de demostración que tengo el honor de presentar a la Acade-mia (una caja con una hélice y un timón dirigidos a distancia por medio de la telegrafía sin hilos) constituyen un siste-ma al cuál denomino Telekine destinado a dirigir desde lejos la maniobra de una máquina por medio del telégrafo con o sin conductores…”
Anteriormente se habían presenta-do algunos experimentos semejan-tes (Torpedos dirigidos a distancia en 1896 y en 1898), pero la limitante que tenían es que a una distancia determinada ya no podían ser con-trolados. El Telekino, se considera como el primer aparato de radiodi-rección del mundo, pionero en el campo del mando a distancia y gracias a él, se empezó a usar el término deTelecontrol.



El Telecontrol Moderno
Desde que la comunicación humana empezó a tomar como base el desa-rrollo de las telecomunicaciones (Por medio de radiotransmisión, satélite, microondas, fibra óptica, etc.), se han desarrollado a la par nuevas tecnologías, como lo es la computación la cual surge con la creación de la primera computadora ENIAC en 1946. Ambas se han com-plementado y han evolucionado, para enviar información a otros lugares dentro y fuera del planeta, logrando proezas tales como dirigir una sonda espacial desde la tierra, para ver los anillos de Saturno o las lunas de Júpiter a través de un moni-tor. Hoy en día, las computadoras son una parte importante de la vida cotidiana, ya que las podemos en-contrar en artículos de uso diario como son los teléfonos celulares y que además cuentan con una valiosa herramienta que puede tener mu-chas aplicaciones, como lo es el Internet, el cual se ha visto benefi-ciado por el constante desarrollo tecnológico; por ello, la comunica-ción entre computadoras a través de este medio de comunicación es muy común y vastamente usado en la actualidad. Como una consecuencia directa de la gran revolución tec-nológica de la cual somos especta-dores, la información que se com-parte entre estas redes inmensas de computadoras cada vez se hace de una forma más rápida, eficiente y más adecuada para poder repetir el experimento de Torres Quevedo de 1903 pero ahora usando el Internet como medio de comunicación para controlar sistemas físicos a distancia.
El telecontrol no es simplemente "Mando de un aparato, máquina o sistema, ejercido a distancia (Real,2011)". Para que un sistema físico sea controlado a distancia se deben de tener las siguientes consi-deraciones:
Medio de transmisión de informa-ción: eléctrico-digital, eléctrico-análogo, por medio óptico (Fibra Óptica), infrarrojo, electromagnéti-co, etc.
Existencia de un retardo de comuni-cación al enviar/recibir los datos
Medio de Transmisión de informa-ción en un Sistema de Telecontrol
Un medio de transmisión de infor-mación proporciona una interfaz física usada para interconectar equi-pos o dispositivos y así crear una red que transporta datos. Los principales factores que se deben tener en consideración al seleccionar el tipo de medio de comunicación, pueden ser los siguientes (Ottermann,2001):



  • Método de Telecontrol a emplear

  • Tipo de sistema que se va a controlar

  • Condición mínima y restricción asociada a la tecnología que se aplicará

  • Presencia de otros sistemas tele-controlados en el área

  • Nivel de movilidad del sistema

Un sistema de telecontrol, puede incorporar varios medios de comuni-cación entre la estación de control y el sistema controlado. Los cuales son (Ottermann,2001):
Comunicación por línea física. Es mediante el uso de líneas hidráulicas (Mangueras) y Neumáticas, Cablea-do eléctrico, Fibra óptica. Las venta-jas que podría ofrecer este medio de comunicación, es su bajo costo así como la "facilidad" de instalación. Se consideran como desventajas la restricción de movimien-to del operador (al estar alejado de la planta controlada) y hay limitaciones de seguridad para el medio de comunicación (se puede cortar o dañar) e incluso también hay una atenuación de la información que fluye por los canales.



Comunicación por línea no física. Es toda la tecnología inalámbrica como lo es la comuni-cación electromagnética y comunicación infrarroja. La comunicación electromagnética, es fácil de instalar, los costos de manteni-miento son moderados y da un nivel de con-fiabilidad razonable además de que puede cubrir distancias muy largas, un ejemplo de ello son los equipos de comunicación inalám-bricos como pueden ser teléfonos o módems los cuales utilizan la banda de 2.4GHz. Las desventajas para este medio es que la propa-gación de ondas electromagnéticas pueden ser interferidas (e incluso anuladas) ya sea por un rayo o estructuras aledañas que afec-ten la transmisión de información (torres, antenas e incluso paredes). La propagación de la información depende de la longitud de onda y el tipo de medio sobre el cual se pro-paga (aire, agua, tierra), mientras que la comunicación mediante luz infrarroja como ventaja, es independiente de las condiciones ambientales, además es inmune a interferen-cia electromagnética, tiene bajo costo, no daña al ser humano. Las desventajas que tiene este medio de comunicación es que la distancia entre el siste-ma de control y el siste-ma controlado debe ser establecida de acuerdo al alcance de los senso-res infrarrojos y además, se debe tener cuidado en la limpieza de los sensores.
Comunicación Combi-nada. Se usan ambos medios de comu-nicación. Con la conside-ración de incluir disposi-tivos llamados transduc-tores que aseguran la comunicación entre los dos medios.
Para los medios ante-riormente mencionados, se debe de tener en consideración que habrá algunos efectos sobre la comunicación, como es la degradación de la señal debido a que la línea de transmisión/recepción de datos puede tener factores que atenúan a la señal, para el caso de líneas de transmisión tales factores son conocidos técni-camente como parámetros distribuidos (resistencia distribuida, inductancia distribuida, capacitancia distribuida, etc.) e incluso también fomentan la pérdida de información en caso de no asegurar que haya comunicación entre el sistema que controla y el sistema controlado.



Tiempos de Retardo en los Sistemas de Telecon-trol
Cuando se implanta un sistema de telecontrol, se presentan diferentes retardos de tiempo en su respuesta, esto es debido al medio de comunica-ción, tiempos de ejecución o por complejidad del algoritmo, etc. La latencia o retardo es el tiempo que transcurre desde el momento en que se origi-na la información en el emisor, se envía por el canal de comunicación y arriba al receptor. Los tiempos de retardo son conocidos también como retardo de transporte o tiempo muerto. Se pue-den encontrar diversos tipos de retardos los cua-les son (Hernando,2002):
El retardo afecta al control, al comportamiento del sistema remoto e incluso afecta a la informa-ción que es enviada/recibida por medio de los canales de comunicación (en forma de pérdida de datos). Esto ocasiona que sean desarrolladas técnicas para contrarrestar los efectos del retardo en los sistemas telecontrolados.



Telecontrol por Internet
Para la transmisión de información en un medio de comunicación como el Internet se usa el modelo de comunicación de Interco-nexión de Sistemas Abiertos (Open System Interconnection OSI). El modelo OSI es un marco de referencia para la definición de formas de interconexión, y permite que sis-temas de cómputo se interconecten e interope-ren, gracias a reglas preestablecidas que deben ir cumpliéndose nivel a nivel, de los siete que existen en este modelo de referencia, para su total desempeño.
Para hacer el telecontrol mediante el Internet se debe tener en consideración que cada capa de comunicación entre el modelo OSI, aporta un tiempo de retar-do, siendo las más significativas las cua-tro primeras (física, enlace, red y trans-porte). En Internet, se pueden encontrar aplicaciones del Telecontrol, una de ellas se encuentra en la Universidad del Oeste de Australia, usa una interfaz de usuario gráfica elaborada en LABVIEW (que distri-buye a través de su página de Internet (Uwa,2010)), usando el Internet para controlar un brazo mecánico auxiliándose de cámaras WEB. Es usado como equipo didáctico.
(Arena,2007) menciona una aplicación de robots controlados a distancia con fines médicos (telecirugía), el principal objetivo de este trabajo es investigar las ventajas de la visión estéreo en la tele operación de robots móviles. Y para ello, reconstru-yen el espacio de trabajo del robot, para que se pueda desplazar, usando teleguías basadas en LASSER y en video (retroalimentación visual), en donde además se cuenta con una serie de sen-sores que ayudan a la tarea anteriormen-te mencionada.
Las interfaces HAPTIC, son sensores que dan lectura de la presión ejercida sobre un cuerpo y en (Petriu,2002) las usan. En este trabajo se mencionan las caracterís-ticas de estas interfaces así como los alcances (sensores táctiles de presión y sensores visuales) y limites. Cabe mencio-nar que el uso de estos dispositivos, da un margen más amplio de control, ya que a pesar de las largas distancias que exis-
ten entre la central de teleoperación y el dispo-sitivo controlado se envía información al usuario de una forma eficiente, pues realmente “siente” lo que la máquina remota está haciendo o to-cando.
En el trabajo de (Guerra,2006) se menciona los requerimientos necesarios para la implementa-ción de una plataforma de teleoperación vía Internet, basada en software, costeable y de fácil instalación, aplicándose el telecontrol en un motor de inducción localizado en el IRCCyN en Nantes, Francia. En este caso, la planta a contro-lar es monitoreada usando servicios de “escritorios remotos”, y el sistema se manipula de esa manera (Figura 5).



Estas aplicaciones tienen como fin controlar un sistema físico y se pueden registrar retardos de una larga duración (hasta de 20 minutos), los cuales son minimizados ya sea usando cámaras
WEB, sensores e incluso usando escritorios remotos. Para el caso de una sonda espacial que es lanzada a un planeta distante, la comunicación entre el mando cen-tral y esta sonda puede tardar desde 8 minutos hasta 45 minutos (ya que depende de la posición de la tierra e incluso del planeta distante) y en algunos puntos debi-do a interferencias destructivas, se puede perder comu-nicación con la sonda espacial, para minimizar los efec-tos del retardo se usó una combinación de los ejemplos anteriores.
Los robots Spirit and Opportunity de "Mars exploration rover mission (Marsrovers,2009)", contaban con una serie de sensores y cámaras tipo estéreo las cuales recopilaban información para alimentar a un software de autonavegación. Permitiendo que el robot elaborara una serie de rutas alternativas para así elegir las más apropiadas para llegar a un destino determinado, to-mando en consideración los siguientes factores: rugosi-dad del terreno, obstáculos en la ruta, seguridad para el robot, ángulo de inclinación del terreno, etc.
Opportunity usó la autonavega-ción para cubrir una distancia de 230 metros (entre los cráte-res "Eagle" y "Endurance") mientras que Spirit cubrió una distancia de 1250 metros para dirigirse a "Columbia Hills".
Conclusiones
Las telecomunicaciones han sido objeto de la constante revolución tecnológica causada por la afanosa búsqueda de la humanidad que tiene como desde la invención del Telekino hasta la crea-ción del Internet han transcurrido varios años, y lo que antes parecía ser imposible hoy es una completa realidad, el telecontrol y las telecomunicaciones comenzaron siendo solo un sueño, pero gracias a las personas que dedican su vida completa al desarrollo tec-nológico hoy forma parte de nuestra realidad e indudablemente nos ha facilitado en gran medida la vida diaria.



Referencias:
? (Alegsa,2011) http://www.alegsa.com.ar/Diccionario/Imagenes/modelo_osi.png Página del Diccionario de la Infomática, Internet, Tecnologías y Computación. Argentina 2011.
? (Arena,2007) Arena C., Pennisi A., "Depth enhanced mobile robot teleguide using laser and video sensors", Aalborg University Co-penhagen, 1-147, (2007).
? (Guerra,2006) Guerra C., de León J., "Plataforma para teleoperación vía Internet", Ingenierías, Octubre-Diciembre 2006, Vol. IX, [33], 60-66,(2006).
? (Hernando,2002) http://www.rhernando.net/modules/tutorials/doc/redes/sist.html Página que da información de tutoriales de sistemas de comunicación y redes. España 2004.
? (Marsrovers,2009) http://marsrovers.jpl.nasa.gov/technology/is_autonomous_mobility.html Página de divulgación del proyecto de la NASA titulado " Mars exploration rover mission" en donde se envió sondas espaciales para hacer la explora-
ción en el planeta Marte. Estados Unidos 2009.
? (Ottermann,2001) R. W. Ottermann, AJ von Wielligh, NDL Burger, "Develop tele-controls for selfthrusting percussion drilling machine and associated inter-face", Safety in Mines Research Advisory Commit-tee, 1-58, (2001).
? (Petriu,2002) Petriu E., Whalen T., Groza V., " Haptic Perception System For Robotic Tele-Manipulation", School of Information Technology and Engineering (SITE), 1-5, (2002).
? (Quevedo,2010) http://www.torresquevedo.org/LTQ10/index.php?title=Telecontrol Página dedicada a la divulgación de la vida y obra de Leonardo Torres Quevedo. España 2010.
? (Real,2011) http://buscon.rae.es/draeI/SrvltConsulta?TIPO_BUS=3&LEMA=telecontrol Página de la Real Academia de la Lengua Española. Proporciona definiciones de las palabras en el idio-ma español. España 2011.
? (tusbuscadores,2011) http://www.tusbuscadores.com/notiprensa/fotos/internet-info.jpg Página dedicada a ofrecer información de todo tipo, incluyendo fotografías. Argentina 2010.
? (Uwa,2010) http://telerobot.mech.uwa.edu.au/Telerobot/index.html Pagina de la Universidad del Oeste de Australia, en donde se muestra la interfaz gráfica para hacer el telecontrol de un brazo mecáni-co. Australia 2010.
? (Yuste,2004) Antonio Perez Yuste y Magdalena Salazar Palma, “The First Wireless Remote Control: The Telekine of Torres Quevedo”, Conference on the History of Electronics (CHE’2004), 1-15, (2004).
C. Dr. en C. Jorge Salvador Valdéz Martínez
Ingeniero en Comunica-ciones y Electrónica egre-sado de la Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica del IPN, Maestro en Tecnología Avanzada por el Centro de Investigación en Ciencia Aplicada y Tec-nología Avanzada del IPN y candidato Doctor en Cien-cias en Comunicaciones y Electrónica por la Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Unidad Culhuacan. Sus áreas de interés son Sistemas en Tiempo Real y sistemas de control.
C. M. en C. Gustavo Delgado Reyes
Ingeniero en Comunicaciones y Electrónica egresado de la Escuela Superior de In-geniería Mecánica y Eléctrica del IPN y estudiante de la Maestría en Ingeniería en Microelectrónica de la misma escuela. Actualmente es becario del CONACyT y forma parte del Programa Insti-tucional de Formación de Investigadores. Sus áreas de interés son Sistemas en Tiempo Real, Sistemas Embebi-dos y Teoría de Control.
Dr. Pedro Guevara López
Doctor y Maestro en Ciencias de la Computación e In-geniero Electricista, todos del Instituto Politécnico Na-cional, Doctor en Filosofía de la Educación Iberoamericana por el Consejo Iberoameri-cano en Honor a la Calidad Educativa. Es Profesor Inves-tigador de la Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica y Profesor Invitado del Centro de Investigación en Ciencia Aplicada y Tec-nología Avanzada pertenecientes al Instituto Poli-técnico Nacional. Sus áreas de investigación son: Siste-mas en Tiempo Real, Modelado de Sistemas Dinámicos e Investigación Educativa.


Cómo citar este artículo ISO690.
Portada Aleph-Zero

Aleph-Zero No. 61


Revista de Educación y Divulgación de la Ciencia, Tecnología e Innovación

Estrategias genómicas adoptadas por Helicoibacter pylori para evitar ser “desalojada de su casa" .

Divulgadores. Zepeda-Gurrola R. C., Guo X. Centro de Biotecnología Genómica, Instituto Politécnico Nacional, Reynosa, México.

Los moluscos como presas de mayor importancia de los peces globo en las costas de jalisco .

Divulgadores. Raymundo Huizar Alma Rosa1, Mirella Saucedo Lozano2, Victor Landa Jaime 2 y Rafael García de Quevedo- Machaín1. 1Universidad de Guadalajara. Centro Universitario de la Costa. Departamento de Ciencias Biológicas. Av. Universidad #203. Delegación Ixtapa. Puerto Vallarta, 48280. Jalisco, México. 2Universidad de Guadalajara. Centro Universitario de la Costa Sur. Departamento de Estudios para el Desarrollo Sustentable de Zonas Costeras. Gómez Farías #82, San Patricio-Melaque.48980. Jalisco, México. .

Pesticidas, usos y efectos .

Divulgadores. José Adán Vizcaíno Reséndiz 1, Christian Fernando García Flores 2, Jaime Humberto Ramírez Hernández 3, Francisco Javier Gutiérrez Cantú 4, Humberto Mariel Murga 4, Jairo Mariel Cárdenas 4, Sonia Villagrán Rueda 5. 1 Centro Universitario de Ciencias de la salud, Universidad de Guadalajara; 2 Centro Universitario de los Altos, Universidad de Guadalajara; 3 Facultad de odontología, Universidad Veracruzana; 4 Facultad de Estomatología, Universidad Autónoma de San Luis Potosí.; 5 Escuela de Psicología, Universidad Autónoma de Zacatecas..

Insecticidas químicos sustituidos por microorganismos empleando la biotecnología .

Divulgadores. Nadia Diana Guido Cira Centro de Biotecnología Genómica, Instituto Politécnico Nacional Reynosa, Tamaulipas, México .

Degradación y transformación de los manglares en las zonas costeras .

Divulgadores. Cruz-Romero, B.1,2, J. Téllez-López1, F. Maciel-Carrillo1, Ma. del C. Navarro-Rodríguez1 y J.C. Morales-Hernández1 1. Centro Universitario de la Costa. Universidad de Guadalajara, Puerto Vallarta, Jalisco. Av. Universidad de Guadalajara #203 C.P. 48280. Delegación Ixtapa, Puerto Vallarta, Jalisco, México. Tel. 013222900525. 2. Instituto Tecnológico de Bahía de Banderas. Crucero a Punta de Mita, S/N, La Cruz de Huanacaxtle, Nayarit, México. Tel. 013292955888 .

Nanotecnología y cáncer .

Divulgadores. César E. Escamilla Ocañas1, Héctor Martínez Menchaca1 y Gerardo Rivera Silva1. 1 Laboratorio de Ingeniería Tisular y Medicina Regenerativa de la Universidad de Monterrey .

Cardiopatía isquémica y aterosclerosis: La epidemia del siglo XXI .

Divulgadores. Telich-Tarriba JE1, Loredo-Mendoza ME1, Bolaños-Jiménez R1 1 Escuela de Medicina, Universidad Panamericana, México. Correo electrónico: .

61 Julio- Septiembre: A mal Tiempo Nueva Cara .

Editorial. Dr. Miguel Ángel Méndez Rojas.

Consejo Editorial .

Editorial. Redacción.

Aplicación de base de datos en oraclexe10g versión gratuita .

Innovadores. Alejandro Israel Barranco Gutiérrez1, María del Pilar Vázquez Flores1 1INSTITUTO TECNOLÓGICO DE TLÁHUAC Avenida Estanislao Ramírez Ruíz S/N Selene Tláhuac Distrito Federal. México. .

Los alcances de los sistemas telecontrolados .

Tecnólogos. Valdez Martínez Jorge Salvador 1, Delgado Reyes Gustavo 2, Guevara López Pedro 3 , , 1, 3 Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica unidad Culhuacan– IPN Av. Santa Ana 1000, Col. San Francisco Culhuacan, Delegación Coyoacán, México D. F., C. P. 04430. 3 Centro de Investigación Ciencia Aplicada y Tecnología Avanzada Unidad Legaria – IPN, Av. Legaria No. 694, Col. Irrigación, México D. F., C.P.11500..

El motor de corriente contínua con campo serie y sus pérdidas eléctricas, mecánicas y magnéticas .

Tecnólogos. Jorge Salvador Valdez Martínez, Pedro Guevara López, Juan Carlos Sánchez García. Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, Unidad Culhuacán– IPN, Av. Santa Ana 1000, col. San Francisco Culhuacán, Delegación Coyoacán. México DF. CP. 04430..