- Concepto de
robótica - Historia de las tres leyes de
robótica - La
prehistoria - Desarrollo
histórico - Robots, autómatas y
simples máquinas - Arquitectura de un
robot - La fuerza y movimiento del
robot - El sistema
nervioso - El mercado de los
robots - Aplicaciones
industriales - Contexto actual de la
Robótica - Conclusión
- Bibliografía
- Anexo
No hay solución posible. Cuando se habla de
robótica con alguien, casi se puede ver en
los ojos del interlocutor la imagen e C3PO
hablando sin parar cuatrocientos idiomas a la vez y corriendo de
un lado para otro delante o detrás del Jedi de
turno.
Aunque las películas y novelas de
ciencias
ficción han logrado que la robótica comience a
interesar a una cantidad cada vez más numerosa de
personas, por desgracia la robótica actual dista mucho de
haber evolucionado hasta el punto que se nos mostraba en la
trilogía de "La guerra de las
galaxias".
En este proyecto vamos a intentar dar un repaso a la
situación actual de la robótica, así como a
analizar los distintos componentes de un robot y los diferentes
tipos de robot que se pueden encontrar en la
actualidad.
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.
Las ciencias y tecnologías de las que deriva
podrían ser: el álgebra,
los autómatas programables, las máquinas de
estados, la mecánica o la informática.
De forma general, la Robótica se define como: El
conjunto de conocimientos teóricos y prácticos que
permiten concebir, realizar y automatizar sistemas basados
en estructuras
mecánicas poli articuladas, dotados de un determinado
grado de "inteligencia" y destinados a la producción industrial o al
sustitución del hombre en muy
diversas tareas.
Un sistema
Robótico se puede describirse, como "Aquel que es capaz de
recibir información, de comprender su entorno a
través del empleo de
modelos, de
formular y de ejecutar planes, y de controlar o supervisar su
operación". La Robótica es esencialmente
pluridisciplinaria y se apoya en gran medida en los progresos de
la microelectrónica y de la informática, así
como en los de nuevas disciplinas tales como el reconocimiento de
patrones y de inteligencia
artificial.
La historia de la
Robótica ha estado unida a
la construcción de "artefactos", muchas veces por obra de
genios autodidactas que trataban de materializar el deseo humano
de crear seres semejantes a nosotros que nos descargasen del
trabajo. El
ingeniero español
Leonardo Torres Quevedo (que construyó el primer mando a
distancia para su torpedo automóvil mediante
telegrafía sin hilodrecista automático, el primer
trasbordador aéreo y otros muchos ingenios)
acuñó el término "automática" en
relación con la teoría
de la automatización de tareas tradicionalmente
asociadas a los humanos.
Si algún autor ha influido sobre manera en la
concepción del universo de los
robots de ficción, éste ha sido sin duda alguna
Isaac Asimos. Muchos otros, desde luego, han escrito sobre
robots, pero ninguno ha relatado tan minuciosamente las actitudes y
posibilidades de estas máquinas como lo ha hecho
él.
Tanto es así, que el Oxford English Dictionary
reconoce a Asimos como inventor de la palabra "robótica"
y, aunque todos conocemos la facilidad de los anglófonos
para inventar palabras nuevas, no por ello tiene mucho
mérito.
Cuando tenía 22 años, Asimos
escribió su cuarto relato corto sobre robots. El
círculo vicioso. En boca de unos de sus personajes
planteó lo que consideraba axiomas básicos para el
funcionamiento de un robot. Los llamó las Tres
reglas fundamental de la robótica y dicen
así:
- Ningún robot puede hacer daño a un ser humano, o permitir que se
le haga daño por no actuar. - Un robot debe obedecer las órdenes dadas por
un ser humano, excepto si éstas órdenes entran
en conflicto
con la primera ley. - Un robot debe proteger su propia existencia en la
medida en que está protección no sea
incompatible con las leyes
anteriores.
En definitiva, las famosas leyes de Asimos son
aplicables a un universo donde los robots son seres inteligentes,
pero quedan relegadas a una cartilla de parvulario al enfrentarse
con la dura realidad. Pero esto son sólo
anécdotas.
3. Historia de las tres leyes de
robótica
Los primeros Robots construidos, en la tierra,
eran modelos poco avanzados. Era una época en donde la
Robopsicología no estaba muy bien desarrollada. Estos
Robots podían ser enfrentados a situaciones en las cuales
se vieran en un conflicto con sus leyes. Una de las situaciones
más sencillas se da cuando un Robot debe dañar a un
ser humano para evitar que dos o más sufran daño.
Aquí los Robots decidían en función de
un criterio exclusivamente cuantitativo, quedando luego
inutilizados, al verse forzados a violar la primera
ley.
Posteriores desarrollos en la Robótica,
permitieron la construcción de circuitos
más complejos, y por ende, con una mayor capacidad de
autorreflexión. Una peculiaridad de los Robots es que
pueden llegar a redefinir su concepto de "daño"
según sus experiencias e incluso, llegar a determinar
niveles de éste. Su valoración de los seres humanos
también puede ser determinada por el ambiente.
Es así que un Robot puede llegar a dañar a
un ser humano por proteger a otro que considere de más
valía (su amo por ejemplo). También podría
darse el caso de que un Robot dañara físicamente a
un ser humano para evitar que otro sea dañado
psicológicamente, pues llega a ser una tendencia el
considerar los daños psicológicos más graves
que los físicos.
Estas situaciones nunca se hubieran dado en Robots
más antiguos. Asimov plantea
en sus historias de Robots las más diversas situaciones,
siempre considerando las posibilidades lógicas que
podrían llevar a los Robots a tales
situaciones.
Uno puede llegar a encariñarse con los Robots de
Asimov, él que nos muestra en sus
historias Robots cada vez más "humanos". En El hombre
bicentenario, Asimov nos narra la historia de Andrew
Martín, nacido Robot, y que luego de una vida de lucha,
logró morir como un ser humano. Están
también R. Daneel Olivaw y R. Giskard Reventlov, los
cuales tienen un papel fundamental en la segunda expansión
de los seres humanos y la posterior fundación del imperio
galáctico. Estos dos personajes son importantes en la
medida en que, siendo los Robots más complejos
jamás creados, fueron capaces de desarrollar la ley cero
de la Robótica (Zeroth law):
"Un Robot no puede hacer daño a la
humanidad o, por inacción, permitir que la humanidad sufra
daño."
Se supone que la Ley Cero sería el resultado de
la reflexión filosófica por parte de estos Robots
más sofisticados.
R Giskard muere luego de tener que dañar a un ser
humano en virtud de la ley cero. El problema fundamental de esta
ley está en el problema para definir "humanidad",
así como para determinar qué "daña" a la
humanidad. R. Daneel logró asimilar la ley cero gracias al
sacrificio de Giskard, convirtiéndose desde entonces en el
protector de la humanidad. Daneel se convierte en uno de los
personajes más importantes del ciclo de Trántor
(formado por los cuentos y
novelas de Robots, las novelas del imperio, y la saga de las
fundaciones: 17 libros) siendo
además el punto que le da continuidad.
La Robótica abre una nueva y decisiva etapa en el
actual proceso de
mecanización y automatización creciente de los
procesos de
producción. Consiste esencialmente en la
sustitución de máquinas o sistemas
automáticos que realizan operaciones
concretas, por dispositivos mecánicos que realizan
operaciones concretas, por dispositivos mecánicos de uso
general, dotados de varios grados de libertad en
sus movimientos y capaces de adaptarse a la automatización
de un número muy variado de procesos y
operaciones.
La Robótica se ha caracterizado por el desarrollo de
sistemas cada vez más flexibles, versátiles y
polivalentes, mediante la utilización de nuevas
estructuras mecánicas y de nuevos métodos de
control y
percepción.
La Robótica ha alcanzado un nivel de madurez
bastante elevado en los últimos tiempos, y cuenta con un
correcto aparato teórico. Sin embargo, algunas cosas que
para los humanos son muy sencillas, como andar, correr o coger un
objeto sin romperlo, requieren una potencia de
cálculo
para igualarlas que no esta disponible todavía.
Sin embargo se espera que el continuo aumento de la
potencia de los ordenadores y las investigaciones
en inteligencia artificial, visión artificial y otras
ciencias paralelas nos permitan acércanos un poco
más cada vez a los milagros soñados por los
primeros ingenieros y también a los peligros que nos
adelanta la ciencia
ficción.
La palabra Robot surge con la obra RUR, los "Robots
Universales de Rossum" de Carel Capee, es una palabra
checoslovaca que significa trabajador, sirviente. Sin embargo
podemos encontrar en casi todos los mitos de las
diversas culturas una referencia a la posibilidad de crear un
ente con inteligencia, desde el Popol-Vuh de nuestros antepasados
mayas hasta el
Golem del judaísmo.
Desde la época de los griegos se intentó
crear dispositivos que tuvieran un movimiento sin
fin, que no fuera controlado ni supervisado por personas, en los
siglos XVII y XVIII la construcción de autómatas
humanoides fabricados con mecanismos de relojería por
Jacques de Vaucanson, Pierre Henri-Louis, Jaquet- Droz, como el
escribiente, the Draughtsman, el músico Henri Maillar det
(1800), Olimpia de la ópera de Offenback de Hoffman,
fortalecieron la búsqueda de mecanismos que auxiliaran a
los hombres en sus tareas.
Estos autómatas desataron controversias alrededor
de la posible inteligencia que pudieran tener estos dispositivos
pesadas y en la búsqueda de la posibilidad de crear vida
artificialmente. El escribiente hacía mofa de la frase de
Descartes de
"Pienso luego existo parafraseándola al escribir "Escribo
luego existo". Los fraudes surgieron como en el caso del
ajedrecista, en el que un muñeco mecánico daba
respuesta a jugadas de ajedrez,
comprobándose más tarde que era un enano encerrado
en la caja del muñeco el que daba las respuestas y
movía el muñeco. Todos estos mitos anteceden a la
obra Kapec, en la que se plantea la construcción de Robots
para liberar a las personas de la carga pesada de trabajo. Sin
embargo, esta ficción y la creada por Asimov, junto con
los desarrollos mecánicos de máquinas como el telar
de Thaillard, motiva a George Devol a crear el origen de los
Robots industriales, un manipulador que sería parte de una
célula de
trabajo.
Desde los primeros autómatas hasa las sondas
espaciales han pasado varios siglos, pero al hablar de
inteligencia sólo podremos mirars unos treinta años
atrás. Han sido pocos años, pero muy intensos y el
interés
que ha despertado en todo el mundo es superior a cualquier
previsión que se pudiera formular en su nacimiento y
concepción inicial, siguiendo un proceso paralelo a la
introducción de las computadoras
en las actividades cotidianas de la vida humana, aunque si bien
los Robots todavía no han encontrado la forma de
inserción en los hogares pero sí son un elemento ya
imprescindible en la mayoría de las industrias.
Podemos contemplar la Robótica como una ciencia
que, aunque en ella se han conseguido grandes avances, ofrece aun
un amplio campo para el desarrollo y la innovación
tecnológica y es precisamente este aspecto el que
motiva a muchos investigadores y aficionados a los Robots a
seguir adelante planteando Robots cada vez mas evolucionados y
complejos.
Los aficionados a los Robots también juegan un
papel muy importante en el desarrollo de la Robótica, ya
que son éstos los que, partiendo de una afición
firme, con sus particulares ideas y al cabo de un cierto tiempo de
pruebas y
progresos, han podido desarrollar sus teorías
y, con ello, crear precedentes o mejorar aspectos olvidados,
así como solucionar problemas no
previstos inicialmente.
El primer autómata digno de mención del
que noticias
existen, se cree que fue construido por Giovanni Torriani durante
la primera mitad del siglo XVI. El invento, que simula la figura
de un monje de la época, funcionaba mediante un mecanismo
de resorte al que se le daba cuerda con una llave.
El monje era capaz de girar e inclinar la cabeza, mover
los ojos de un lado para otro, abrir la boca ygolpearse el pecho
con la mano derecha mientras subía y bajaba la
izquierda.
El pato automático de Jacques Vaucanso, invento
mecánico se construyó en 1738 con el
propósito venerable de recaudar dinero para su
inventor.
El patito, construido en cobre puro y
duro, no sólo graznaba, se bañaba y bebía
agua sino que
comía grano, lo digería y, aún no contento,
lo evacuaba.
Tras andar perdido durante treinta y tantos años,
un suizo llamado Reichsteiner logró hallarlo y reconstruir
sus más de 4000 piezas. Después de su debut en la
Scala de Milán ya en el siglo pasado, el animalito
volvió a perderse y hoy en día su paradero es un
misterio.
Fue a principios del
siglo pasado cuando un mecánico llamado Maillardet
creó un autómata capaz de escribir. La aplicada
máquina, de apariencia femenina, podía escribir en
inglés
y francés y además hasta dibujaba
paisajes.
Unos años más tarde la autómata
escribana quedó destruida y en 1812 se reconstruyó
con una nueva identidad y
pasó a ser conocida como "La muñeca de
Filadelfia".
Pero es ya en nuestro siglo cuando los automatismos
empiezan a tomarse un poco en serio y a ser utilizados en
aplicaciones prácticas.
Como sucede siempre que la necesidad apremia, durante la
Segunda Guerra Mundial,
los científicos tuvieron que ingeniárselas para
poder manejar
sin perjuicio los elementos radiactivos.
Se construyeron con este fin los llamados teleoperadores
que, aún lejos de ser robots, son la primera
aproximación conseguida por los ingenieros. Se basaban en
dispositivos mecánicos que eran capaces de reproducir las
acciones
realizadas por un operador situado a distancia. El efecto era
como tener brazos y manos muy largas.
Algunos años después, los dispositivos
mecánicos se sustituyeron por conexiones
eléctricas, quedando algo menos ortopédico y
más parecido a los robots que conocemos en la
actualidad.
Se puede hablar, sin embargo, de una industria de los
robots hasta principios de los años setenta.
Joseph F. Engelberger, fue el primero en reconocer el
potencial que encerraban las máquinas automatizadas. El
mismo Engelberger confesó que fue la lectura del
libro YO
ROBOT, de nuestro amigo Asimos, la que llevó a dedicar su
vida a la robótica.
Engelberger, que por entonces (los años 50)
cursaba estudios en la Universidad de
Columbia, coincidió en un cóctel con un inventor
también apasionado por los robots. Su nombre era George C.
Devol.
El espíritu comercial de Engelberger unido a las
patentes de Devol dieron como resultado el inicio de una
industria que ni siquiera sus creadores pudieron imaginar hasta
dónde iba a llegar.
Juntos fundaron la compañía
Unimation dedicada a la creación de patentes
de máquinas automatizadas. A principios de los años
setenta habían diseñado y producido un
montón de maquinaria automática de todo
tipo.
Pero no tenían resueltos los problemas con las
computadoras utilizadas para el control de los robots, por aquel
entonces nada manejables y aún demasiado caros. La
aparición del microchip acabó con su pesadilla, y a
partir de entonces Unimation se convirtió en una de las
empresas
más rentables de todo el mundo. Por ello se otorgaron
Engerlberger y Devol los bien merecidos títulos de "padre"
y "abuelo" de la Robótica Industrial.
En 1970 se organiza el primer Simposio
Internacional de Robots Industriales, ISIR.
Las asociaciones más importantes de esa
época eran: JIRA (Japan Industrial Robot Association), la
RIA (Robot Industries Association) y la BRA (British Robot
Association).
Paralelamente, las patentes y los robots seguían
proliferando. Se empezaba a hablar de cálculo de
trayectorias, sensorización, retroalimentación y sistemas
servodirigidos.
Tras el primer desarrollo de Unimation basado en una de
las patentes de Devol (denominada "dispositivo de transferencia
programada articulada") todo fueron robots por aquí y por
allá.
En 1962, H.A. Ernst publicó el desarrollo de una
mano mecánica controlada por una computadoa. La
MH-1 era capaz de "sentir" bloques y apilarlos sin la ayuda de
ningún operario. Por la misma fecha, Tomovic y Boni
diseñaron otra mano capaz de detectar el tamaño y
peso de un objeto.
Como diseñar manos parecía poco, al
año siguiente se lanzó al mercado el primer
prototipo comercial de bazo articulado. Lo creó la
American Machina y Foundry Company, y se llamó
VESATRAN.
Algunos años después, en 1968, el Laboratorio de
Inteligencia Artificial de Standford decide poner a una computadora
ojos y oídos (cámaras y micrófonos) y
añadir algo de inteligencia aunque fuese artificial. Los
ingenieros de robots ven en este avance la posibilidad de sacar a
sus máquinas de la oscuridad y el silencio y no se lo
piensan dos veces.
La compañía Kawasaki Heavy Industries
negocia una licencia con Unimation y en 1970 desarrollan el
primero robot articulado provisto de una cámara y
controlado por una computadora. Lo llamaron el brazo
Stanford y era capaz de apilar bloques según una
estrategia
trazada y de forma inteligente.
El éxito
obtenido por este proyecto llevó a considerar el control
por la computadora
y la sensorización como partes fundamentales de un sistema
robotizado, y cualquier robot que se preciase, debía
incluir ambos.
A partir de la segunda mitad de los setenta todo
evolucionó mucho más deprime. Ingenieros de la IBM
desarrollaron en 1975 un manipulador inteligente con sensores de
contacto y fuerza. En el
MIT (Instituto Tecnológico de Massachussets) se trabajaba
en aspectos de inteligencia artificial. Y el Jet
Propulsión Laboratory desarrollaba técnicas
de control sobre el brazo Stanford para proyectos
espaciales.
6. Robots, autómatas y simples
máquinas
Hay que desmitificar la mala creencia general formada en
la sociedad
acerca de la palabra "Robot" a raíz de simples
películas de ciencia-ficción ya que los Robots no
son malvados por naturaleza,
sólo son los lo que los hombres quieran que lleguen a ser.
Aun así, el mundo del cine ha
expuesto a lo largo del tiempo ejemplos de Robots con conductas
buenas.
Ilustración 1
-Robot-
Robot fabricado por Toyota
Dar una definición concreta de robot no es
sencillo. Resulta tan complicado como intentar definir por
ejemplo, la diversión o el aburrimiento; se conoce si algo
es divertido o aburrido, pero es largo explicarlo con
palabras.
Un Robot es un dispositivo generalmente mecánico,
que desempeña tareas automáticamente, ya sea de
acuerdo a supervisión humana directa, a través
de un programa
predefinido o siguiendo un conjunto de reglas generales,
utilizando técnicas de inteligencia artificial.
Generalmente estas tareas reemplazan, asemejan o extienden
el trabajo
humano, como ensamble en líneas de manufactura,
manipulación de objetos pesados o peligrosos, trabajo en
el espacio, etc.
Un Robot también se puede definir como una
entidad hecha por el hombre con un cuerpo y una conexión
de retroalimentación inteligente entre el sentido y la
acción
(no bajo la acción directa del control humano).
Usualmente, la inteligencia es una computadora o un
microcontrolador ejecutando un programa. Sin embargo, se ha
avanzado mucho en el campo de los Robots con inteligencia
alámbrica. Las acciones de este tipo de Robots son
generalmente llevadas a cabo por motores o
actuadores que mueven extremidades o impulsan al
Robot.
La RIA (Robot Industries Association) lo define
así: un robot es un manipulador reprogramable y
multifuncional, diseñado para mover cargas, piezas,
herramientas o
dispositivos especiales, según trayectorias variadas y
programadas. En resumen se puede decir:
* Su característica fundamental es poder
manejar objetos (o sea, manupulador). Un robot se diseña
con este fin, teniendo en cuenta que ha de ser muy
versátil a la hora de utilizar herramientas y
manejarlas.
* La segunda pecularidad que a diferencia de otras
máquinas automáticas es su capacidad para realizar
trabajos completamente diferentes adaptándose al medio, e
incluso pudiendo tomar decisiones. A eso es a lo que se refiere
lo de multifuncional y reprogramable.
Los Web bots son
conocidos como Robots, pero existen solamente en código,
y se mueven a través de páginas
Web obteniendo información. Tales entidades son
normalmente llamadas agentes de software para ser
distinguidos de un Robot que posee cuerpo.
Esta definición está muy abierta, ya que
hasta una secadora de cabello satisface este criterio. Por lo
tanto, los robotistas han extendido la definición
añadiendo el criterio de que los Robots deben ser
entidades que lleven a cabo más de una acción. Por
lo tanto, las secadoras de cabello y entidades similares de una
sola función son reducidas a una Control de
problemas.
Así mismo, el término Robot ha sido
utilizado como un término general que define a un hombre
mecánico o autómata, que imita a un animal ya sea
real o imaginario, pero se ha venido aplicado a muchas
máquinas que reemplazan directamente a un humano o animal
en el trabajo o el juego. Esta
definición podría implicar que un Robot es una
forma de biomimetismo.
Existe otra categoría de máquinas llamadas
Autómatas Programables muy relacionadas con
el mundo de los robots, pero que no pueden confundirse con
ellos.
Un Autómata Programable es cualquier
máquina electrónica diseñada para controlar
en tiempo real un proceso. El autómata carece de
inteligencia como tal y reacciona exactamente igual ante sucesos
iguales.
Es frecuente que un autómata forme parte de un
sistema robotizado, dedicándose a controlar las señales
del proceso y dirigiendo las actuaciones del brazo manipulador.
Estos robots son completamente mecánicos en sus acciones
y, por supuesto, nada inteligentes.
6.3 Clasificación de
los robots
Ningún autor se pone de acuerdo en cuántos
y cuáles son los tipos de robots y sus
características esenciales. La más común es
la que continuación se presenta:
1ª Generación. Manipuladores. Son
sistemas mecánicos multifuncionales con un sencillo
sistema de control, bien manual, de
secuencia fija o de secuencia variable.
2ª Generación. Robots de aprendizaje.
Repiten una secuencia de movimientos de movimientos que ha sido
ejecutada previamene 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.
3ª 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.
4ª 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.
6.4 Clasificación de
los robots según su arquitectura
La arquitectura, es
definida por el tipo de configuración general del Robot,
puede se metamórfica. El concepto de metamorfismo, de
reciente aparición, se ha introducido para incrementar la
flexibilidad funcional de un Robot a través del cambio de su
configuración por el propio Robot. El metamorfismo admite
diversos niveles, desde los más elementales (cambio de
herramienta o de efecto terminal), hasta los más complejos
como el cambio o alteración de algunos de sus elementos o
subsistemas estructurales.
Los dispositivos y mecanismos que pueden agruparse bajo
la denominación genérica del Robot, tal como se ha
indicado, son muy diversos y es por tanto difícil
establecer una clasificación coherente de los mismos que
resista un análisis crítico y riguroso. La
subdivisión de los Robots, con base en su arquitectura, se
hace en los siguientes grupos:
Poliarticulados, Móviles, Androides,
Zoomórficos e Híbridos.
Bajo este grupo
están los Robots de muy diversa forma y
configuración cuya característica común es
la de ser básicamente sedentarios (aunque excepcionalmente
pueden ser guiados para efectuar desplazamientos limitados) 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, actuar sobre objetos con un plano de simetría
vertical o reducir el espacio ocupado en el suelo.
Ilustración 2 – Poliarticulados
–
Robot industrial Puma
Son Robots con grandes 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. Las tortugas motorizadas
diseñadas en los años cincuentas, fueron las
precursoras y sirvieron de base a los estudios sobre inteligencia
artificial desarrollados entre 1965 y 1973 en la Universidad de
Stranford.
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 fotoeléctricamente,
pueden incluso llegar a sortear obstáculos y están
dotados de un nivel relativamente elevado de
inteligencia.
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.
Uno de los aspectos más complejos de estos
Robots, y sobre el que se centra la mayoría de los
trabajos, es el de la locomoción bípeda. En este
caso, el principal problema es controlar dinámica y coordinadamente en el tiempo
real el proceso y mantener simultáneamente el equilibrio del
Robot.
Ilustración 3
-Asimo-
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.
A pesar de la disparidad morfológica de sus
posibles sistemas de locomoción es conveniente agrupar a
los Robots zoomórficos en dos categorías
principales: caminadores y no caminadores. El grupo de los Robots
zoomórficos no caminadores está muy poco
evolucionado. Cabe destacar, entre otros, los experimentados
efectuados en Japón
basados en segmentos cilíndricos biselados acoplados
axialmente entre sí y dotados de un movimiento relativo de
rotación. En cambio, los Robots zoomórficos
caminadores multípedos son muy numeroso y están
siendo experimentados en diversos laboratorios con vistas al
desarrollo posterior de verdaderos vehículos terrenos,
piloteando o autónomos, capaces de evolucionar en
superficies muy accidentadas. Las aplicaciones de estos Robots
serán interesantes en el campo de la exploración
espacial y en el estudio de los volcanes.
Ilustración 4 -Sanddragon,
Microbot con ruedas tipo tanque-
Estos Robots 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. Por ejemplo, un dispositivo segmentado
articulado y con ruedas, es al mismo tiempo uno de los atributos
de los Robots móviles y de los Robots
zoomórficos.
De igual forma pueden considerarse híbridos
algunos Robots formados por la yuxtaposición de un cuerpo
formado por un carro móvil y de un brazo semejante al de
los Robots industriales.
En parecida situación se encuentran algunos
Robots antropomorfos y que no pueden clasificarse ni como
móviles ni como androides, tal es el caso de los Robots
personales.
Las características con las que se clasifican
principalmente
- Propósito o función
- Sistema de coordenadas empleado
- Número de grados de libertad del efecto
formal - Generación del sistema control.
1) Clasificación basada en su propósito o
función:
a) Industriales
b) Personales/ Educativos
c) Militares–vehículos
autónomos
Los elementos que constituyen un Robot industrial
son:
1) Efectores finales Brazos manipuladores Controladores
Sensores Fuentes de
poder.
2) Clasificación de los Robots basados en las
generaciones de sistemas de
control.
La primera generación: El sistema
de control usado en la primera generación de Robots esta
basado en la "paradas fijas" mecánicamente. Esta
estrategia es conocida como control de lazo abierto o control
"bang bang". Podemos considerar como ejemplo esta primera etapa
aquellos mecanismos de relojería que permiten mover a las
cajas musicales o a los juguetes de
cuerda. Este tipo de control es muy similar al ciclo de control
que tienen algunos lavadores de ciclo fijo y son equivalentes en
principio al autómata escribiente de HM Son útiles
para las aplicaciones industriales de tomar y colocar pero
están limitados a un número pequeño de
movimientos.
Ilustración 5
En este Robot el efector final consiste
de una serie de sensores que puede tener diversas aplicaciones
(medición, inspección)
La segunda generación utiliza una estructura de
control de ciclo abierto, pero en lugar de utilizar interruptores
y botones mecánicos utiliza una secuencia numérica
de control de movimientos almacenados en un disco o cinta
magnética. El programa de control entra mediante la
elección de secuencias de movimiento en una caja de
botones o a través de palancas de control con los que se
"camina", la secuencia deseada de movimientos.
El mayor número de aplicaciones en los que se
utilizan los Robots de esta generación son de la industria
automotriz, en soldadura,
pintado con "spray". Este tipo de Robots constituyen la clase
más grande de Robots industriales en EU., incluso algunos
autores sugieren que cerca del 90 % de los Robots industriales en
EU pertenecen a esta 2ª generación de
control
La tercera generación de Robots utiliza las
computadoras para su estrategia de control y tiene algún
conocimiento
del ambiente local a través del uso de sensores, los
cuales miden el ambiente y modifican su estrategia de control,
con esta generación se inicia la era de los Robots
inteligentes y aparecen los lenguajes de
programación para escribir los programas de
control. La estrategia de control utilizada se denomina de "ciclo
cerrado"
La cuarta generación de Robots, ya los califica
de inteligentes con más y mejores extensiones sensoriales,
para comprender sus acciones y el mundo que los rodea. Incorpora
un concepto de "modelo del
mundo" de su propia conducta y del
ambiente en el que operan.
Utilizan conocimiento difuso y procesamiento dirigido
por expectativas que mejoran el desempeño del sistema de manera que la
tarea de los sensores se extiende a la supervisión del
ambiente global, registrando los efectos de sus acciones en un
modelo del mundo y auxiliar en la determinación de tareas
y metas.
La quinta generación, actualmente está en
desarrollo esta nueva generación de Robots, que pretende
que el control emerja de la adecuada organización y distribución de módulos
conductuales.
Fijarse sólo en el brazo articulado de un robot
sería como juzgar a alguien única y exclusivamente
por el tamaño de su nariz.
Además del brazo, hay otras cuatro partes
esenciales en un sistema robotizado que son las siguientes:
el controlador, los actuadotes y reguladores, el elemento
Terminal y los sensores.
7.1 Las partes de un
sistema robotizado
En definitiva, un robot ha evolucionado como una
réplica de sus creadores, salvando las distancias. El
conjunto guarda cierta similitud con nuestro propio
cuerpo.
Manos y brazos se ven reflejados en las partes
mecánicas: el manipulador y la herramienta. Los
músculos serían los actuadotes y las terminaciones
nerviosas, los reguladores.
El cerebro
(equivalente del controlador) es el encargado de enviar las
órdenes a los músculos a través de las
terminaciones nerviosas y de recibir información a
mediante los sentidos
(sensores).
Finalmente, la manera de pensar y actuar vendría
determinada por el software de control residente en la
computadora.
Todos los elementos son importantes para el buen
funcionamiento del conjunto.
La unión entre cada una de estas partes suelen
ser manojos gordísimos de cables que se entrecruzan por
todos lados.
Nuestros sentidos toman información, que
aprovecha el cerebro para dirigirnos correctamente a
través de la calle. Este esquema es válido
también para un sistema robotizado.
En la
ilustración 6 se muestra cómo los sensores del
root recogen información y la envían a la
computadora para que este pueda conocer con exactitud la
situación en cada instante. La computadora procesa los
datos
recibidos y adapta el movimiento de control realimentado, se dice
que el sistema funciona en lazo cerrado.
En cambio, un sistema no sensorizado daría lugar
a un control no realimentado y, por tanto, en lazo abierto.
Éstos se caracterizan por la falta de adaptabilidad al
medio; o, lo que es lo mismo, ante las mismas órdenes de
entrada su comportamiento será el mismo, sin tener en
cuenta lo que le rodea en esos momentos.
Desde que se plantea un problema hasta que se resuelve
con la ayuda de un robot, hay que seguir varios pasos:
- Delimitar claramente el problema para decidir si la
utilización de un sistema robotizado es conveniente
(o sea, si es económico y eficaz).- Tipo de herramientas que debe
utilizar - Movimientos que ha de realizar
- Velocidad de esos movimientos
- Fuerza que ha de tener
- Método de programación del robot
- Coste y mantenimiento
- Tipo de herramientas que debe
- Se eligirá el tipo de robot según las
características requeridas; esto es: - Diseño de soluciones
con el modelo concreto
de robot elegido. - Fase de pruebas y mejora de las
soluciones. - Implementación real in situ del sistema
robotizado y estudio de comportamiento.
8. La fuerza y movimiento del robot
Aunque C3PO tenía dos brazos y dos piernas y casi
podía correr, nuestros robots actuales no tienen tanta
suerte. Generalmente están formados por un brazo que
utilizan para manejar las herramientas.
Este brazo y sus herramientas son movidos por
dispositivos denominados actuadotes, que pueden ser de origen
eléctrico,neumático o bien
hidráulico.
La estructura mecánica del manipulador puede ser
tan variada como los fabricantes que las hacen. Pero generalmente
se pueden distinguir cuatro partes principales en el manipulador:
el pedestal, el cuerpo, el brazo y el antebrazo. (Ilustración 8).
Las articulaciones
entre las distintas partes rígidas del brazo pueden ser
giratorias (como las del brazo humano) o deslizantes (si hay
traslación de las partes). El número de elementos
del brazo y sus articulaciones determinan una
característica propia de cada robot. Al número de
movimientos espaciales independientes entre sí se le
denomina grados de libertad.
Debido a la estructura de las articulaciones y al
número de ellas existente, el brazo del robot puede llegar
a alcanzar ciertos puntos del espacio, pero nunca todos. Al
conjunto de los puntos del espacio que el robot puede alcanzar
con su herramienta se le denomina campo de
acción, y es una característica propia de
cada robot.
Los fabricantes nos ofrecen en sus catálogos todo
un montón de dibujitos en los que podemos ver las zonas
que el robot alcanza y las que no.
Hay otras tres características que definen la
calidad del
movimiento de un robot:
- Resolución (o
precisión). Es el mínimo movimiento que
puede realizar el robt expresado en
milímetros. - Repetitividad. Es una medida estadística del error que comete un
robot al colocarse repetidas veces en un mismo
punto. - Exactitud. Es una medida de la
distancia que hay entre el punto donde se ha colocado el
extremo del brazo y el punto real donde debería
haberlo hecho.
Al igual que nuestro cerebro envía impulsos
nerviosos a nuestros músculos para que éstos se
muevan, el robot requiere que una computadora central decida
qué pasos hay que seguir para llevar a cabo una tarea
concreta.
La espina dorsal del robot son los reguladores.
Dependiendo del actuador utilizado, el control se
realizará a través de un programa o bien mediante
programa y circuitos a la vez.
9.1 La función de
los reguladores
La misión de
los actuadotes es alcanzar un estado determinado cuya referencia
le viene impuesta por la unidad de control. Ese estado puede ser
bien alcanzar una posición determinada, o bien adquirir
cierta velocidad. Si
son actuadotes eléctricos (motores) esto se hará
girando. Si son hidráulicos o neumáticos, se
enviará mayor o menor presión al
fluido compresor.
Al controlador principal le interesa que su orden se
cumpla exactamente y en el menor tiempo posible, sin que tenga
necesidad de ocuparse de ello. Y ésta es la misión
de los reguladores.
Ya puedes imaginarte que elegir un robot no es como ir
al supermercado y meter en la cesta un kilo de peras. Es
necesario conocer a la perfeccion el tipo de aplicaciones donde
se van a emplear el robot y cuales han de ser sus
caracteristicas.
Campo de acción, grados de libertad,
presición, repetitividad, velocidad de movimientos,
fuerza, lenguajes de programación, tipos de accionamentos,
capacidad de comunicación, mantenimiento
y coste son algunas de las caracteristicas con las quenos
obsequia un fabricante cuando le pedimos un catalogo. La
elección no es fácil.
Americana y fundadora por J. Engerber a principios de
los 60, fue la empresa
pionera en fabricación de robots industriales.
Los robots mas importantes patentados por Unimation han
sido:
Unimate. Es un robot hidraulico, de
estructura espacial de tipo polar, que en su version frande
(Unimate 4000) es utilizado sobre todo en forja, fundicion y
soldadura. Las versiones mas pequeñas (Unimate 1000 y
2000) se utilizan en alimentación de
maquinaria y manipulación.
Puma. Los robots Puma son la version
electrica de los Unimate. Son articulares y existen varias
versiones (Puma 260,560,761 y 762), utilizdas todas ellas en
ensamblaje y manipulación.
Es el fabricante mundialmente conocido por sus
máquinas herramienta. A partir de 1981 comenzo a fabricar
robots eléctricos similares a los de Unimation pero de
menor capacidad de carga.
Actualmente tiene dos modelos en el mercado, el T3 y el
HT3 (el segundo algo mayor que el primero). Ambos son utilizados
en aplicaciones de soldadura y manipulacion.
Esta firma es un ejemplo de que las tecnologías
europeas no es nada despreciable. Asea fue una empresa
dedicada inicialmente a la construcción de maquinaria
eléctrica que, a finales de los 60, desarrollo un robot
eléctrico para automatizar sus propios procesos de
producción.
Posee una amplia gama de modelos (IRB 60, IRB 90,IRB
1000, etc.), todos ellos de tamaño medio o grande y, por
su versatilidad, utilizados en casi cualquier tipo de proceso
(mercanizado, fundicion, soldadura, manupulacion,
etcétera).
Esta es una firma japonesa dedicada a una gran variedad
de productos, en
su mayoría electrónicos. Su división de
robótica tampoco se ha queda atrás.
El modelo A 4010 comercializado por esta casa es un
robot pequeño, de tipo Scara (coordenadas cartesianas) que
se utiliza para manipulación y emsablajes precisos. El
modelo Process no es tampoco demasiado grande, es de tipo
articulado y se utiliza en el mismo tipo de procesos que el
anterior.
Un Robot industrial es un manipulador automático
reprogramable y multifuncional, que posee ejes capaces de agarrar
materiales,
objetos, herramientas mecanismos especializados a través
de operaciones programadas para la ejecución de una
variedad de tareas como se puede apreciar, estas definiciones se
ajustan a la mayoría de las aplicaciones industriales de
Robots salvo para las aplicaciones de inspección y para
los Robots móviles (autónomos) o Robots
personales.
Para Firebaugh un Robot es una computadora con el
propósito y la capacidad de movimiento.
11.1 ¿Qué es
un Robot Industrial?
Un Robot industrial es una máquina que puede
efectuar un número diverso de trabajos
automáticamente mediante una programación
informática previa. Se caracteriza por tener una
estructura en forma de brazo mediante el cual puede usar
diferentes herramientas o aprehensores situados como elemento
terminal de éste. Además, es capaz de tomar
decisiones en función de la información procedente
del exterior.
El Robot industrial forma parte del progresivo
desarrollo de la automatización industrial, favorecido
notablemente por el avance de las técnicas de control por
computadora, y contribuye de manera decisiva la
automatización en los procesos de fabricación de
series de mediana y pequeña escala.
La fabricación en series pequeñas
había quedado hasta ahora fuera del alcance de la
automatización, debido a que requiere una
modificación rápida de los equipos
producción.
El Robot, como manipulador reprogramable y
multifuncional, puede trabajar de forma continua y con
flexibilidad. El cambio de herramienta o dispositivo
especializado y la facilidad de variar el movimiento a realizar
permiten que, al incorporar al Robot en el proceso productivo,
sea posible y rentable la automatización en procesos que
trabajan con series más reducidas y gamas más
variadas de productos.
11.2 Estructura
mecánica de un Robot Industrial:
1.- Manipulador o brazo
mecánico.
El manipulador consta de un conjunto de herramientas
interrelacionadas que permiten los movimientos del elemento
terminal del brazo del Robot. Consta de una base para sujetarse a
una plataforma rígida (como el suelo), un cuerpo donde se
suele integrar la mayor parte del hardware interno que lo
hará funcionar (circuitería, placas impresas,
etc.), un brazo para permitir un gran movimiento e 3 dimensiones
y un antebrazo para hacer también movimientos en 3
dimensiones aunque diferenciales (muy pequeños) y de mucha
precisión, tal que puede llegar a los nanómetros,
es decir, a 0'000001mm.
2.- Controlador basado en un sistema computador.
El controlador es un computador que gobierna el
funcionamiento de los órganos motrices y recoge la
información de los sensores. También se encara de
realizar todo tipo de cálculos y tomas de decisión
según el programa en ejecución. Gracias a la
adaptación de microprocesadores
(circuitos
integrados que tienen unida la CPU del
computador) en los circuitos electrónicos se está
mejorando notablemente potencia de los controladores.
3.- Elemento terminal.
En la muñeca del manipulador se acopla una
herramienta que será la encargada de desenvolver las
tareas. Aunque tiene un peso y medida reducida, a veces debe
suportar una elevada carga.
4.- Sensores.
Los Robots de última generación tienen la
capacidad de relacionarse con el mundo exterior en tiempo real
con el fin de obtener planos de acciones específicas en
función de las circunstancias exteriores que los
rodean.
11.2 Objetivos
más destacables de un Robot Industrial:
1.-Aumentar la productividad.
2.-Evitar la realización de trabajos pesados y
repetitivos para el ser humano.
3.-Amortizarse rápidamente por
sustitución de la mano de obra obteniendo, así, una
mayor duración de las herramientas, más
precisión en los trabajos realizados, menos pérdida
de material y reducido mantenimiento.
4.-Realización de tareas en condiciones y
ambientes peligrosos para el ser humano (hostiles, a muy altas o
muy bajas temperaturas, en otros planetas,
etc.).
12 Contexto actual de la
Robótica
En el contexto actual la noción de
Robótica implica una cierta idea preconcebida de una
estructura mecánica universal capaz de adaptarse, como el
hombre, a muy diversos tipos de acciones y en las que concurren,
en mayor o menor grado según los casos, las
características de movilidad, programación,
autonomía y multifuncionalidad.
Pero en sentido actual, abarca una amplia gama de
dispositivos con muy diversos trazos físicos y funcionales
asociados a la particular estructura mecánica de aquellos,
a sus características operativas y al campo de
aplicación para el que se han concebido. Es además
evidente que todos estos factores están íntimamente
relacionados, de tal forma que la configuración y el
comportamiento de un Robot condicionan su adecuación para
un campo determinado de aplicaciones y viceversa, y ello a pesar
de la versatibilidad inherente al propio concepto de
Robot.
12.1 La
construcción de un Robot
La construcción de un Robot, ya sea una
máquina que camine de forma parecida a como lo hace el ser
humano, o un manipulador sin rostro para una línea de
producción, es fundamentalmente un problema de control.
Existen dos aspectos principales: mantener un movimiento preciso
en condiciones que varían y conseguir que el Robot ejecute
una secuencia de operaciones previamente determinadas. Los
avances en estos dos campos (el primero es esencialmente un
problema matemático, y el segundo de tecnología)
suministran la más grande contribución al
desarrollo del Robot moderno.
Los manipuladores propiamente dichos representan, en
efecto, el primer paso en la evolución de la Robótica y se
emplean preferentemente para la carga-descarga de
máquinas-herramientas, así como para
manutención de prensas, cintas transportadores y otros
dispositivos.
Actualmente los manipuladores son brazos articulados con
un número de grados de libertad que oscila entre dos y
cinco; cuyos movimientos, de tipo secuencial, se programan
mecánicamente o a través de una computadora. Los
manipuladores no permiten la combinación simultánea
de movimientos ni el posicionamiento
continuo de su efector terminal.
A pesar de su concepción básicamente
sencilla, se han desarrollado manipuladores complejos para
adaptarlos a aplicaciones concretas en las que se dan condiciones
de trabajo especialmente duras o especificaciones de seguridad muy
exigentes.
12.2 Robots de
última generación
La empresa Sega Toys
Ltd. anunció que presentará el 1 de abril un perro
Robot, mucho más barato que el de Sony Corp. El Robot de
Sega se llamará Poo-Chi y será menos complejo que
el AIBO de Sony. Por otra parte, costará el equivalente a
28 dólares mientras que el precio del
AIBO era de 2.500 dólares.
Poo-Chi tiene menos capacidad de aprendizaje y
menos sensibilidad. Pero responde a la luz, al tacto y
el sonido. Un
visor colocado en el lugar en que estarían los ojos de un
perro verdadero muestra formas diferentes para indicar "estados
de ánimo". El "perrito" mide 17 centímetros y pesa
365 gramos, y es alimentado por baterías. Sega espera
vender en un año en Japón un millón de
unidades.
Como precedente, los 5.000 AIBO que fabricó Sony,
a pesar de su precio, se vendieron en cuestión de
días. Sony hizo 10.000 más y los vendió
durante un "programa de adopción"
de una semana en noviembre.
Actualmente contamos con Robots especializados en
Televigilancia, Robot que muestran el camino (en museos grandes
empresas, etc.) a invidentes y/o cualquier tipo de personas,
también posemos una versión de Robot que lee la
escritura.
Pero la empresa se dedica también al
diseño a medida según las necesidades oportunas de
los clientes
(mascotas futuristas, por ejemplo juguetes, diseño de
Puertas Inteligentes, etc.).
La preocupación de que los Robots puedan
desplazar o competir con los humanos es muy común. En su
serie Yo, Robot, Isaac Asimov
creó las Tres leyes de la Robótica (que más
tarde fueron cuatro) en un intento literario por controlar la
competencia entre
Robots y humanos. Las leyes o reglas que pudieran o debieran ser
aplicadas a los Robots u otros "entes autónomos" en
cooperación o competencia con humanos han estimulado las
investigaciones macroeconómicas de este tipo de
competencia, notablemente construido por Alessandro Acquisti
basándose en un trabajo anterior de John von
Neumann.
Actualmente, no es posible aplicar las leyes de Asimov,
dado que los Robots aun tienen una capacidad muy limitada para
comprender su significado, evaluar las situaciones de riesgo tanto para
los humanos como para ellos mismos o resolver los conflictos que
se podrían dar entre leyes.
El Proyecto Universidad Milenio de las Naciones Unidas
examina la forma en la que los humanos y los Robots se
relacionarán en el futuro. Uno de sus escenarios de
análisis, nominalmente puesto en el año 3000, fue
llamado "La ascensión y caída del Imperio Robot".
En ese escenario, mirando hacia atrás hasta el día
de hoy:
Los Robots evolucionaron como los humanos y se volvieron
filósofos, bufones, políticos,
oradores, actores, maestros, acróbatas, artistas, poetas y
pastores de los menos adeptos humanos. La sociedad tuvo un nuevo
sistema de castas, y los humanos se convirtieron en una raza
tolerada y de alguna manera menospreciados por las
máquinas que pudieron desplazarlos y mejorarlos en
cualquier medida de fuerza, vitalidad, velocidad y resistencia.
El argumento más importante hecho en la
aplicación de la tecnología genética
para mejorar el desempeño de los humanos mental y
físicamente fue " nosotros tenemos que mantenernos a la
par con los Robots". Con los recursos
escaseando, la selección
natural y artificial comenzó a operar en una manera seria,
distribuyendo los recursos disponibles entre aquellos entes que
eran los más aptos para explotarlos, en su mayor parte,
los Robots. ¿Cómo pudieron los humanos retomar el
control? La respuesta fue usar la ingenuidad humana, la creatividad,
ocultismo, dedicación y distracción. Tomo
algún tiempo, pero funcionó. Esto al final
comenzó a estabilizar la población de Robots.
Muchos desechan tal escenario y lo tachan de optimista y
muy orientado a la propaganda
tecnológica. Hay muchos ejemplos de Robots desplazando
humanos, y, las tecnologías integradas en el Robot
Depredador y los Misiles Crucero de EEUU son ejemplos altamente
sofisticados de inteligencia artificial utilizada para asesinar
humanos.
Muchos temen a las Armas de
destrucción masiva basadas en pequeños Robots
ubicuos.
Aún sin una programación maliciosa, los
Robots y los humanos simplemente no tienen la misma tolerancia o
conocimientos, conduciendo esto a accidentes: En
Jackson, (Michigan) el 21 de julio de 1984, un Robot
aplastó a un trabajador contra una barra de
protección en la que aparentemente fue la primera muerte
relacionada con un Robot en los EEUU. En LongBets, un mercado de
futuros, hay predicciones impresionantes que son una autodefensa
en contra de que los Robots serán un elemento
estándar en este siglo.
Proyecto Autómata Abierto. El
propósito de este proyecto es desarrollar software
modulare y componentes electrónicos, desde los cuales sea
posible ensamblar un Robot móvil basado en una computadora
personal que
pueda ser utilizado en ambientes de casas u oficinas. Todo el
código fuente es distribuido bajos los términos de
la Licencia Pública General (GNU).
Los Robots son usados hoy en día para llevar a
cabo tareas sucias, peligrosas, difíciles, repetitivas o
embotadas para los humanos. Esto usualmente toma la forma de un
Robot industrial usado en las líneas de
producción.
Otras aplicaciones incluyen la limpieza de residuos
tóxicos, exploración espacial, minería,
búsqueda y rescate de personas y localización de
minas terrestres. La manufactura continúa siendo el
principal mercado donde los Robots son utilizados. En particular,
Robots articulados (similares en capacidad de movimiento a un
brazo humano) son los más usados comúnmente. Las
aplicaciones incluyen soldado, pintado y carga de
maquinaria.
La Industria automotriz ha tomado gran ventaja de esta
nueva tecnología donde los Robots han sido programados
para reemplazar el trabajo de los humanos en muchas tareas
repetitivas. Existe una gran esperanza, especialmente en
Japón, de que el cuidado del hogar para la
población de edad avanzada pueda ser llevado a cabo por
Robots.
Recientemente, se ha logrado un gran avance en los
Robots dedicados a la medicina, con
dos compañías en particular, Computer Motion e
Intuitive Surgical, que han recibido la aprobación
regulatoria en América
del Norte, Europa y Asia para que sus
Robots sean utilizados en procedimientos de
cirugía invasiva mínima. La automatización
de laboratorios también es un área en crecimiento.
Aquí, los Robots son utilizados para transportar muestras
biológicas o químicas entre instrumentos tales como
incubadoras, manejadores de líquidos y
lectores.
Otros lugares donde los Robots están reemplazando
a los humanos son la exploración del fondo oceánico
y exploración espacial. Para esas tareas, Robots de tipo
artrópodo son generalmente utilizados. Mark W. Tilden del
Laboratorio Nacional de los Álamos se especializa en
Robots económicos de piernas dobladas pero no empalmadas,
mientras que otros buscan crear la réplica de las piernas
totalmente empalmadas de los cangrejos.
Robots alados experimentales y otros ejemplos que
explotan el biomimetismo también están en fases
previas. Se espera que los así llamados "nanomotores" y
"cables inteligentes" simplifiquen drásticamente el poder
de locomoción, mientras que la estabilización en
vuelo parece haber sido mejorada substancialmente por giroscopios
extremadamente pequeños. Un impulsor muy significante de
este tipo de trabajo es el desarrollar equipos de espionaje
militar.
También, la popularidad de series de televisión
como "Robot Wars" y "Battlebots", de batallas estilo sumo entre
Robots, el éxito de las Bomba Inteligente y UCAVs en los
conflictos armados, los comedores de pasto "gastrobots" en
Florida, y la creación de un Robot comedor de lingotes en
Inglaterra,
sugieren que el miedo a las formas de vía artificial
haciendo daño, o la competencia con la vida salvaje, no es
una ilusión.
Dean Kamen, fundador de FIRST, y de la Sociedad
Americana de Ingenieros Mecánicos (ASME), ha creado una
Competencia Robótica multinacional que reúne a
profesionales y jóvenes para resolver un problema de
diseño de ingeniería de una manera competitiva. En
2003 contó a más de 20,000 estudiantes en
más de 800 equipos en 24 competencias. Los
equipos vienes de Canadá, Brasil, Reino
Unido, y EEUU. A diferencia de las competencias de los Robots de
lucha sumo que tienen lugar regularmente en algunos lugares, o
las competencias de "Battlebots " transmitidas por televisión, estas competencias incluyen la
creación de un Robot.
Los Robots parecen estar abaratándose y
empequeñeciéndose en tamaño, todo
relacionado con la miniaturización de los componentes
electrónicos que se utilizan para controlarlos.
También, muchos Robots son diseñados en simuladores
mucho antes de que sean construidos e interactúen con
ambientes físicos reales.
Cuando las Máquinas Imitan a los
Hombres
Si bien el hombre ha buscado crear máquinas que
puedan realizar las mismas tareas que él, ahora su meta va
más allá: lograr que éstas no sólo
reproduzcan conductas inteligentes, sino que lo hagan utilizan-do
los mismos principios que se han descubierto en los seres vivos y
en particular en el hombre.
Esta ciencia llamada Robótica etológica o
fisiológica pretende que la naturaleza indique los
caminos. Estos Robots permiten a los investigadores entender
algunas funciones
imposibles de desentrañar directamente a través de
la experimentación animal.
Al día en una hora ROBOTICA,
Anaya Multimedia,
Edición
1995, González José Francisco.
Robotica
y microcontroladores, robots lenguaje para la
…
Componentes electronicos para la robotica y los microcontroladores, placas de
desarrollo,programadores, micros, motores, componentes
varios.
www.micropic.arrakis.es/
El siglo XVIII constituye la época del nacimiento de la
robótica industrial.
Hace ya más de doscientos años se construyeron unas
muñecas mecánicas, …
www.chi.itesm.mx/~cim/robind/robotica.html
Robótica
– Wikipedia
La historia de la robótica ha estado unida a la
construcción de … El término
robótica es acuñado por Isaac Asimov,
definiendo a la ciencia que estudia a
…
es.wikipedia.org/wiki/Robótica
La
Robótica – Monografias.com
La mayor parte de la gente tiene una idea de lo que es la
robótica, … La robótica
como hoy en día la conocemos, tiene sus orígenes
hace miles de anos. …
www.monografias.com/trabajos6/larobo/larobo
Tres leyes de la robótica –
Wikipedia
En la ciencia ficción las tres leyes de la
robótica son un conjunto de leyes …
Según el propio Asimov, la concepción de las leyes
de la robótica quería …
es.wikipedia.org/wiki/Tres_leyes_de_la_robótica
15.1 Asimo, el
androide de Honda
ASIMO: ¿Por que crear un robot
humanoide?
El lanzamiento de un robot capaz de moverse, interactuar
con los seres humanos y ayudarles es, sin duda, una de las
mayores proezas tecnológicas del siglo XIX.
El compromiso a largo plazo de Honda en el desarrollo de
robots humanoides se inició hace dos décadas, y ha
sido motivado por el deseo de sus ingenieros de responder a un
desafío mecánico y técnico excepcional en el
ámbito de la movilidad.
Honda creó su primer robot andador en 1986. El
ambicioso programa que siguió a esta creación
corresponde perfectamente a la filosofía Honda: esforzarse
por explotar los potenciales de la tecnología punta a fin
de mejorar el día a día de las personas.
El objetivo de
Honda es crear un robot humanoide capaz de interactuar con las
personas y de ayudarles haciéndoles la vida más
fácil y agradable. Aunque todavía estamos lejos de
poder atribuir roles concretos a los robots humanoides,
podrían utilizarse, por ejemplo, para ayudar e incrementar
la autonomía de las personas con minusvalías y de
las personas mayores. Evidentemente, todavía tienen que
transcurrir muchos años hasta que se pueda cumplir este
objetivo, pero algunas empresas de Japón ya utilizan los
servicios de
ASIMO para funciones promocionales como la recepción de
visitantes.
Uno de los robots bipedos mas
evolucionado del mundo
ASIMO (acrónimo de "Advanced Step in Innovative
MObility") es considerado uno de los robots bípedos
más evolucionados del mundo.
Para conseguir los movimientos de ASIMO, Honda ha
estudiado y utilizado como modelo los movimientos coordinados y
complejos del cuerpo humano.
Las proporciones y la posición de las articulaciones de
ASIMO se parecen a las de un ser humano y, en la mayoría
de los aspectos, el robot realiza un conjunto de movimientos
comparables a los nuestros.
Gracias a un nuevo sistema de movilidad avanzado que ha
implantado Honda, ASIMO no sólo puede avanzar y
retroceder, sino que también se desplaza lateralmente,
sube y baja escaleras y se da la vuelta mientras anda. En este
aspecto, ASIMO es el robot que mejor imita los movimientos de
avance naturales de los seres humanos.
En la base de este sistema se encuentra el "avance
inteligente", una aplicación de Honda que permite a ASIMO
andar en tiempo real con unos movimientos muy suaves. Esta
capacidad ha sido posible gracias a una función que
permite que el robot prevea su próxima posición y
adapte sus movimientos en consecuencia. Así, a semejanza
de un ser humano que, al girar una esquina, se inclina para
desplazar su centro de gravedad hacia el interior, ASIMO
prevé los pasos que va a tener que realizar y ajusta su
centro de gravedad de forma adecuada.
Esta capacidad de previsión de los
próximos movimientos en tiempo real también le
permite andar de forma continua. Para trazar una curva, no tiene
que detenerse, pivotar y retomar la marcha. Puede realizar esta
trayectoria con un solo movimiento suave e
ininterrumpido.
ASIMO : hacia el robot
inteligente
Además de los importantes avances realizados en
el ámbito de la movilidad, el programa de investigación de Honda se ha concentrado en
el desarrollo inicial de un comportamiento inteligente de
ASIMO.
Honda define la inteligencia como la "capacidad de
establecer estrategias de
resolución de problemas para lograr un objetivo concreto
mediante el reconocimiento, el análisis, la
asociación y la combinación de datos, la planificación y la toma de
decisiones". Honda es la primera en reconocer que ASIMO
todavía dista mucho de tener todas estas capacidades, pero
considera que se han realizado avances importantes.
Además de las capacidades cognitivas asociadas al
sistema de "avance inteligente", las versiones de ASIMO que se
están desarrollando en Japón cuentan con varias
funciones inteligentes, entre las que destacan la capacidad de
reconocer a personas, objetos y gestos, calcular las distancias y
el sentido de desplazamiento de varios objetos.
Estas informaciones visuales se registran, interpretan y
traducen en acciones. Gracias a estas funciones, ASIMO puede
evitar los objetos que se encuentran en su camino, saber que
alguien quiere darle la mano y actuar en consecuencia
tendiéndole la suya.
En cierta medida, ASIMO también puede entender y
hablar. Puede reconocer voces, distinguir sonidos y palabras,
responder a determinadas instrucciones e intercambiar frases
simples y saludos con una persona.
Actualmente, ASIMO puede entender 50 saludos y tratamientos
distintos, así como 30 instrucciones, y actuar en
consecuencia.
Tokio, 15 de diciembre de 2004 — Honda Motor Co., Ltd.,
ha anunciado hoy el desarrollo de nuevas
tecnologías para el robot humanoide ASIMO de nueva
generación, con las que quiere conseguir un nuevo nivel de
movilidad que permitirá que ASIMO funcione e
interactúe mejor con los seres humanos gracias a un
rápido procesamiento de la información y una
actuación más ágil en entornos
reales.
Entre las tecnologías clave se encuentran las
siguientes:
1) Tecnología "Posture Control" (control de
postura) que hace posible correr de forma humana
La combinación de un hardware muy receptivo con
la nueva tecnología "Posture Control" permite que ASIMO
flexione el torso para mantener el equilibrio y evitar los
patinazos y giros en el aire, que suelen
estar vinculados a los movimientos rápidos. Actualmente,
ASIMO puede correr a una velocidad de 3 km/hora. Asimismo, la
velocidad de avance caminando ha pasado de 1,6 km/hora a 2,5
km/hora.
2) Tecnología "Autonomous Continuous Movement"
(movimiento continuo autónomo) que permite una ruta
flexible hacia el destino
El ASIMO de nueva generación puede maniobrar para
acercarse a su punto de destino sin tener que detenerse para
comparar la información del mapa de input con la obtenida
de la zona en la que se encuentra mediante el sensor de
superficie de suelos.
Además, ASIMO puede modificar autónomamente su ruta
cuando dicho sensor de superficies y los sensores visuales
situados en su cabeza detectan obstáculos.
3) Tecnologías de sensor visual y de fuerza
mejoradas para una mejor interacción con las personas
Al detectar los movimientos de las personas mediante los
sensores visuales situados en su cabeza y los sensores de fuerza
(quinestésico – kinesthetic*****) que se acaban de
añadir a sus muñecas, ASIMO puede moverse en
sincronía con las personas y puede dar o recibir un
objeto, dar la mano de forma acorde con el movimiento de la
persona y avanzar o retroceder como respuesta a la dirección en que se tira de su
mano.
Especificaciones técnicas clave del nuevo
modelo:
1. Velocidad al correr: 3 km/hora (tiempo en el aire:
0,05 segundos).
2. Velocidad normal al andar: modelo actual, 1,6
km/hora; nuevo modelo, 2,5 km/hora.
3. Altura: 130 cm (modelo actual: 120 cm).
4. Peso: 54 kg (modelo actual: 52 kg).
5. Tiempo de funcionamiento continuo: 1 hora (modelo
actual: 30 minutos).
6. Grados de libertad en funcionamiento: 34 grados de
libertad en total (modelo actual: total, 26).
– Articulación de rotación de cadera: Se
ha conseguido una mayor velocidad al andar gracias a la
rotación proactiva de las caderas, además del
balanceo de los brazos, que contrarrestan la fuerza de
reacción que se genera cuando las piernas avanzan al
correr o andar.
– Articulación de flexión de la
muñeca: Dos ejes adicionales en cada muñeca
permiten que el movimiento de la zona de la muñeca sea
más flexible.
– Articulación del pulgar: Antes, los cinco dedos
funcionaban con un mismo motor. Ahora, con la adición de
un motor que acciona el pulgar de forma independiente, ASIMO
puede sostener objetos de varias formas.
– Articulación del cuello: Se ha mejorado la
expresividad de ASIMO utilizando un eje adicional en la
articulación del cuello.
Tatiana Macchiavello