Robótica/Historia
de la robótica
Robot proviene de la
palabra checa robota que significa
“trabajo forzado”. Fue aplicada por primera vez a las máquinas en los años
1920. Sin embargo, los robots que se mueven por si mismos son mucho más
antiguos. Alcanzaron la altura de la perfección en los autómatas relojeros del
siglo XVIII, los cuales realizaban acciones complejas para la diversión de sus
propietarios, por ejemplo, escribir una frase completa. Estos primitivos robots
eran enteramente movidos por complejos engranajes y palancas.
Definición inicial
Inicialmente, se definía un
robot como un manipulador reprogramable y multifuncional diseñado para
trasladar materiales, piezas, herramientas o aparatos a través de una serie de movimientos
programados para llevar a cabo una variedad de tareas.
Inicio de
la robótica
El inicio de la robótica puede fijarse en la industria textil del siglo XVIII, cuando Joseph Jacquard inventa en 1801 una máquina textil
programable mediante tarjetas perforadas.
·
La revolución
industrial impulsó el
desarrollo de estos agentes mecánicos, entre los cuales se destacaron el torno mecánico motorizado de Babbitt (1892) y el mecanismo programable para
·
La palabra robot se empleó por primera vez en 1920 en una obra
de teatro llamada "R.U.R." o "Los Robots Universales de
Rossum" escrita por el dramaturgo checo Karel Capek. La trama era
sencilla: el hombre fabrica un robot luego el robot mata al hombre. Muchas
películas han seguido mostrando a los robots como máquinas dañinas y amenazadoras.
La palabra checa 'Robota' significa servidumbre o trabajador forzado, y cuando
se tradujo al ingles se convirtió en el término robot.
Entre los escritores de ciencia ficción, Isaac Asimov contribuyó con varias narraciones
relativas a robots, comenzó en 1939, a él se atribuye el acuñamiento del
término Robótica. La imagen de robot que aparece en su obra es el de una
máquina bien diseñada y con una seguridad garantizada que actúa de acuerdo con
tres principios.
Desarrollo de la tecnología
El desarrollo en la tecnología,
donde se incluyen las poderosas computadoras electrónicas, los actuadores de
control retroalimentados, transmisión de potencia a través de engranes, y la
tecnología en sensores han contribuido a flexibilizar los mecanismos autómatas
para desempeñar tareas dentro de la industria. Son varios los factores que
intervienen para que se desarrollaran los primeros robots en la década de los
50's. La investigación en inteligencia artificial desarrolló maneras de emular
el procesamiento de información humana con computadoras electrónicas e inventó
una variedad de mecanismos para probar sus teorías.
·
Las primeras patentes aparecieron en 1946 con los muy primitivos
robots para traslado de maquinaria de Devol. También en ese año aparecen las
primeras computadoras: J. Presper Eckert y John Maulchy construyeron el ENAC en
la Universidad de Pensilvania y la primera máquina digital de propósito general
se desarrolla en el MIT. En 1954, Devol diseña el primer robot programable y
acuña el termino "autómata universal", que posteriormente recorta a
Unimation. Así llamaría Engleberger a la primera compañía de robótica. La
comercialización de robots comenzaría en 1959, con el primer modelo de la
Planet Corporation que estaba controlado por interruptores de fin de carrera..
·
En 1964 se abren laboratorios de investigación en inteligencia
artificial en el MIT, el SRI (Stanford Research Institute) y en la universidad
de Edimburgo. Poco después los japoneses que anteriormente importaban su
tecnología robótica, se sitúan como pioneros del mercado.
Leyes de la Robótica de Isaac Asimov
Estos principios fueron
denominados por Asimov las Tres
Leyes de la Robótica y son:
·
1.- Un robot no puede actuar contra un ser humano o, mediante la
inacción, que un ser humano sufra daños.
·
2.- Un robot debe de obedecer las ordenes dadas por los seres
humanos, salvo que estén en conflictos con la primera ley.
·
3.- Un robot debe proteger su propia existencia, a no ser que
esta autoprotección entre en conflicto con la primera o la segunda ley.
Consecuentemente todos los
robots de Asimov son fieles sirvientes del ser humano, de ésta forma su actitud
contraviene a la de Kapek.
Actualidad
Actualmente, el concepto de
robótica ha evolucionado hacia los sistemas móviles autónomos, que son aquellos
que son capaces de desenvolverse por sí mismos en entornos desconocidos y
parcialmente cambiantes sin necesidad de supervisión.
·
El primer robot móvil de la historia, pese a sus muy limitadas
capacidades, fue ELSIE (Electro-Light-Sensitive
Internal-External), construido en Inglaterra en 1953. ELSIE se limitaba a
seguir una fuente de luz utilizando un sistema mecánico realimentado sin
incorporar inteligencia adicional. En 1968, apareció SHACKEY del SRI (standford Research Institute),
que estaba provisto de una diversidad de sensores así como una cámara de visión
y sensores táctiles y podía desplazarse por el suelo. El proceso se llevaba en
dos computadores conectados por radio, uno a bordo encargado de controlar los
motores y otro remoto para el procesamiento de imágenes.
·
En los setenta, la NASA inicio un programa de cooperación con
el Jet Propulsión Laboratory para desarrollar plataformas capaces
de explorar terrenos hostiles. El primer fruto de esta alianza sería el MARS-ROVER, que estaba equipado
con un brazo mecánico tipo STANFORD, un dispositivo telemétrico láser, cámaras
estéreo y sensores de proximidad.
·
En los ochenta aparece el CART del SRI que trabaja con procesado de
imagen estéreo, más una cámara adicional acoplada en su parte superior. También
en la década de los ochenta, el CMU-ROVER de la Universidad Carnegie Mellon incorporaba por primera vez una rueda
timón, lo que permite cualquier posición y orientación del plano.
Honda P3
·
En la actualidad, la robótica se debate entre modelos sumamente
ambiciosos, como es el caso del IT, diseñado para expresar emociones, elCOG,
tambien conocido como el robot de cuatro sentidos, el famoso SOUJOURNER o el LUNAR
ROVER, vehículo de turismo con control remotos, y otros mucho mas específicos
como el CYPHER, un
helicóptero robot de uso militar, el guardia de trafico japonés ANZEN TARO o losrobots mascotas de Sony.
En el campo de los robots
antropomorfos (androides) se debe mencionar el P3 de Honda que mide 1.60m, pesa 130 Kg y
es capaz de subir y bajar escaleras, abrir puertas, pulsar interruptores y
empujar vehículos.
En general la historia de la
robótica la podemos clasificar en cinco generaciones (división hecha por Michael Cancel, director del Centro de Aplicaciones Robóticas de
Science Application Inc. En
1984). Las dos primeras, ya alcanzadas en los ochenta, incluían la gestión de
tareas repetitivas con autonomía muy limitada. La tercera generación incluiría
visión artificial, en lo cual se ha avanzado mucho en los ochenta y noventas.
La cuarta incluye movilidad avanzada en exteriores e interiores y la quinta
entraría en el dominio de la inteligencia artificial en lo cual se esta
trabajando actualmente.
Brazo PUMA en la NASA
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.
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.
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
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.
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:
1. Delimitar claramente
el problema para decidir si la utilización de un sistema robotizado es
conveniente (o sea, si es económico y eficaz).
a. Tipo de herramientas
que debe utilizar
b. Movimientos que ha de
realizar
c. Velocidad de esos
movimientos
d. Fuerza que ha de
tener
e. Método de
programación del robot
f. Coste y mantenimiento
2. Se eligirá el tipo de
robot según las características requeridas; esto es:
4. Fase de pruebas y
mejora de las soluciones.
5. Implementación real
in situ del sistema robotizado y estudio de comportamiento.
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.
·
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.
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.
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.
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.
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.
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.).
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.
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.
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.
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.
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.
INFORMACION ENCONTRADA EN :
http://www.monografias.com/trabajos31/robotica/robotica.shtml#histor#ixzz3PWnvFs51
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