Robótica La definición adoptada por el Instituto Norteamericano de Robótica aceptada internacionalmente para Robot es: “Manipulador multifuncional y reprogramable, diseñado para mover materiales, piezas, herramientas o dispositivos especiales, mediante movimientos programados y variables que permiten llevar a cabo diversas tareas”. La anterior definición puede reducirse groseramente para su manejo como: Manipulador multifuncional programable Si buscamos en otras fuentes especializadas o diccionarios encontraremos: Aparato automático que realiza funciones normalmente ejecutadas por los hombres. Máquina con forma humana El término "robot" se debe a Karel Capek, quien lo utilizó en 1917 por primera vez, para denominar a unas máquinas construidas por el hombre y dotadas de inteligencia. Deriva de "robotnik" que define al esclavo de trabajo. Leyes de la robótica:
Primera ley: Un robot no puede hacerle daño a un ser humano, ni por omisión, permitir que un ser humano sufra daño. Segunda Ley: Un robot debe obedecer a un ser humano siempre que sus órdenes no contradigan la Primera Ley. Tercera Ley: Un robot debe proteger su propia existencia siempre y cuando dicha protección no interfiera con la Primera o Segunda Ley.
Qué es la Cibernética La Cibernética es la ciencia que se ocupa de los sistemas de control y de comunicación en las personas y en las máquinas, estudiando y aprovechando todos sus aspectos y mecanismos comunes. El nacimiento de la cibernética se estableció en el año 1942. La unión de diferentes ciencias como la mecánica, electrónica, medicina, física, química y computación, han dado el surgimiento de una nueva doctrina llamada Biónica, La cual busca imitar y curar enfermedades y deficiencias físicas. A todo esto se une la robótica, la cual se encarga de crear mecanismos de control los cuales funcionen en forma automática. Cibernética El nacimiento de la cibernética se estableció en el año 1942, en la época de un congreso sobre la inhibición cerebral celebrado en Nueva York, del cual surgió la idea de la fecundidad de un intercambio de conocimiento entre fisiólogos y técnicos en mecanismos de control. Cinco años más tarde, Norbert Wiener uno de los principales fundadores de esta ciencia, propuso el nombre de cibernética, derivado de una palabra griega que puede traducirse como piloto, timonel o regulador. Dentro del campo de la cibernética se incluyen las grandes máquinas calculadoras y toda clase de mecanismos o procesos de autocontrol semejantes y las máquinas que imitan la vida. La biónica es la ciencia que estudia los: principios de la organización de los seres vivos para su aplicación a las necesidades técnicas. Una realización especialmente interesante de la biónica es la construcción de modelos de materia viva, particularmente de las moléculas proteicas y de los ácidos nucleicos. La Robótica es la técnica que aplica la informática al diseño y empleo de aparatos que, en substitución de personas, realizan operaciones o trabajos, por lo general en instalaciones industriales. Se emplea en tareas peligrosas o para tareas que requieren una manipulación rápida y exacta. En los últimos años, con los avances de la Inteligencia Artificial, se han desarrollado sistemas que desarrollan tareas que requieren decisiones y autoprogramación además se han incorporado sensores de visión y tacto artificial. La Cibernética puede ser considerada como una adquisición sumamente aprovechable para la evolución científica. Desde el estudio del comportamiento de la célula nerviosa, la neurona, hasta el del individuo en su conjunto, ofrece un inmenso campo de investigaciones, particularmente a la medicina. (Terminator) DIFICULTADES ENCONTRADAS POR LA CIBERNÉTICA Algunos ejemplos muestran cuan delicado es encontrar una relación entre el funcionamiento de una máquina y el de un órgano. La dificultad aumenta en cuanto se dirige a las contexturas nerviosas superiores. A este nivel, no existía ninguna maquina similar, porque la creación de máquinas nuevas que permitan la comparación implicaría un conocimiento perfecto de las estructuras nerviosas, sin embargo dichas máquinas se están desarrollando "Sin embargo no hay que pedir a la cibernética que nos dé más de lo que nos pueda dar. No creo que se pueda esperar que nos suministre, por sí sola, en un porvenir más o menos próximo, la solución del triple enigma de la vida, la conciencia y el pensamiento".
La Biónica La medicina se beneficia de los descubrimientos las aplicaciones de la electrónica, se asiste sin embargo desde hace muchos años a un cambio inverso. Cuando dos disciplinas se fusionan, es muy raro que la colaboración se haga en sentido único; un día u otro hay un cambio mutuo. La aplicación de la biología a la electrónica, el estudio de los fenómenos fisiológicos que puedan inducir los dispositivos electrónicos, ha incitado a los electrónicos a examinar su propia disciplina bajo un ángulo nuevo: La biónica. Y es ahí como Instituciones Argentinas como la Fundación Favaloro se encuentran primeras en el mundo en el desarrollo del corazón artificial, de la misma manera, nuestro laboratorio argentino se desempeña desarrollando estereotipos de robótica que creemos cambiará la utilización de los robots, para llegar al primer robot símil humano que en los próximos diez años desarrollaremos en plenitud, a pesar de la alta exigencia de fondos que no llegamos a contar en su totalidad. (La mujer biónica Chrissy Steltz) Generaciones de la robótica 1º Generación: El sistema de control está basado en la “paradas fijas” mecánicamente. Como ejemplo de esta primera etapa están los mecanismos de relojería que mueven las cajas musicales o los juguetes de cuerda.
2º Generación: El movimiento se controla a través de una secuencia numérica almacenada en disco o cinta magnética. Por regla general, este tipo de robots se utiliza en la industria automotriz y son de gran tamaño. 3º Generación: Utilizan las computadoras para su control y tienen cierta percepción de su entorno a través del uso de sensores. Con estageneración se inicia la era de los robots inteligentes y aparecen los lenguajes de programación para escribir los programas de control.
4º Generación: Se trata de robots altamente inteligentes con más y mejores extensiones sensoriales, para entender sus acciones y captar el mundo que los rodea. Incorporan conceptos “modélicos” de conducta.
5º Generación: Actualmente en desarrollo. Esta nueva generación de robots basará su acción principalmente en modelos conductuales establecidos
Clasificación de los robots Los robots pueden clasificarse de varias maneras. Una de las más conocidas formas de clasificación es la determinada por su arquitectura. Cabe decir que pese a que la clasificación anterior es la más conocida, existe otra no menos importante donde se tiene más en cuenta la potencia del software en el controlador, lo que es determinante de la utilidad y flexibilidad del robot dentro de las limitantes del diseño mecánico y la capacidad de los sensores. De acuerdo a esta posición los robots han sido clasificados de acuerdo a: 1) su generación. 2) su nivel de inteligencia. 3) su nivel de control. 4) su nivel de lenguaje de programación. Estas clasificaciones reflejan la potencia del software en el controlador, en particular, la sofisticada interacción de los sensores. La generación de un robot se determina por el orden histórico de desarrollos en la robótica. Cinco generaciones son normalmente asignadas a los robots industriales. La tercera generación es utilizada en la industria, la cuarta se desarrolla en los laboratorios de investigación, y la quinta generación es un gran sueño. Hablaremos primero entonces de las clasificaciones por arquitecturas y luego definiremos las clasificaciones por la potencia del software del controlador.
Androides: Los androides son robots que se parecen y actúan como seres humanos. Los robots de hoy en día vienen en todas las formas y tamaños, pero a excepción de los que aparecen en las ferias y espectáculos, no se parecen completamente a las personas y por tanto no son androides. Actualmente, los androides reales sólo existen en la imaginación y en las películas de ficción, pero los últimos desarrollos en robótica de emociones harán que edite esta definición pronto ;)
Móviles: Los robots móviles están provistos de patas, ruedas u orugas que los capacitan para desplazarse de acuerdo su programación. Elaboran la información que reciben a través de sus propios sistemas de sensores y se emplean en determinado tipo de instalaciones industriales, sobre todo para el transporte de mercancías en cadenas de producción y almacenes. También se utilizan robots de este tipo para la investigación en lugares de difícil acceso o muy distantes, como es el caso de la exploración espacial y las investigaciones o rescates submarinos.
Zoomórficos: Robots caracterizados principalmente por sus sistema de locomoción que imita a diversos seres vivos. Los androides también podrían considerarse robots zoomórficos.
Médicos: Los robots médicos son, fundamentalmente, prótesis para disminuidos físicos que se adaptan al cuerpo y están dotados de potentes sistemas de mando. Con ellos se logra igualar con precisión los movimientos y funciones de los órganos o extremidades que suplen.
Industriales: Los robots industriales son artilugios mecánicos y electrónicos destinados a realizar de forma automática determinados procesos de fabricación o manipulación. Son en la actualidad los más frecuentes. Japón y Estados Unidos lideran la fabricación y consumo de robots industriales siendo Japón el número uno.
Teleoperadores: Hay muchos "parientes de los robots" que no encajan exactamente en la definición precisa. Un ejemplo son los teleoperadores. Dependiendo de cómo se defina un robot, los teleoperadores pueden o no clasificarse como robots. Los teleoperadores se controlan remotamente por un operador humano. Cuando pueden ser considerados robots se les llama "telerobots". Cualquiera que sea su clase, los teleoperadores son generalmente muy sofisticados y extremadamente útiles en entornos peligrosos tales como residuos químicos y desactivación de bombas. Los robots teleoperadores son definidos por la NASA como: Dispositivos robóticos con brazos manipuladores y sensores con cierto grado de movilidad, controlados remotamente por un operador humano de manera directa o a través de un ordenador.
Híbridos: Estos robots corresponden a aquellos de difícil clasificación cuya estructura resulta de una combinación de las expuestas anteriormente.
Por generación dentro del aspecto generacional nos encontramos con: 1.- Robots Play-back, los cuales regeneran una secuencia de instrucciones grabadas, como un robot utilizado en recubrimiento por spray o soldadura por arco. Estos robots comúnmente tienen un control de lazo abierto. 2.- Robots controlados por sensores, éstos tienen un control en lazo cerrado de movimientos manipulados, y toman decisiones basados en datos obtenidos por sensores. 3.- Robots controlados por visión, donde los robots pueden manipular un objeto al utilizar información desde un sistema de visión. 4.- Robots controlados adaptablemente, donde los robots pueden automáticamente reprogramar sus acciones sobre la base de los datos obtenidos por los sensores. 5.- Robots con inteligencia artificial, donde las robots utilizan las técnicas de inteligencia artificial para hacer sus propias decisiones y resolver problemas.
Por nivel de inteligencia La Asociación de Robots Japonesa (JIRA) ha clasificado a los robots dentro de seis clases sobre la base de su nivel de inteligencia: 1.- Dispositivos de manejo manual, controlados por una persona. 2.- Robots de secuencia arreglada. 3.- Robots de secuencia variable, donde un operador puede modificar la secuencia fácilmente. 4.- Robots regeneradores, donde el operador humano conduce el robot a través de la tarea. 5.- Robots de control numérico, donde el operador alimenta la programación del movimiento, hasta que se enseñe manualmente la tarea. 6.- Robots inteligentes, los cuales pueden entender e interactuar con cambios en el medio ambiente.
Por nivel de control Programas de control de robots Los programas en el controlador del robot pueden ser agrupados de acuerdo al nivel de control que realizan: 1.- Nivel de inteligencia artificial, donde el programa aceptará un comando como "levantar el producto" y descomponerlo dentro de una secuencia de comandos de bajo nivel basados en un modelo estratégico de las tareas. 2.- Nivel de modo de control, donde los movimientos del sistema son modelados, para lo que se incluye la interacción dinámica entre los diferentes mecanismos, trayectorias planeadas, y los
puntos de asignación seleccionados. 3.- Niveles de servosistemas, donde los actuadores controlan los parámetros de los mecanismos con el uso de una retroalimentación interna de los datos obtenidos por los sensores, y la ruta es modificada sobre la base de los datos que se obtienen de sensores externos. Todas las detecciones de fallas y mecanismos de corrección son implementados en este nivel.
Por nivel de lenguaje de programación En la clasificación final se considera el nivel del lenguaje de programación. La clave para una aplicación efectiva de los robots para una amplia variedad de tareas, es el desarrollo de lenguajes de alto nivel. Existen muchos sistemas de programación de robots, aunque la mayoría del software más avanzado se encuentra en los laboratorios de investigación. Los sistemas de programación de robots se ubican dentro de tres clases: 1.- Sistemas guiados, en el cual el usuario conduce el robot a través de los movimientos a ser realizados. 2.- Sistemas de programación de nivel-robot, en los cuales el usuario escribe un programa de computadora al especificar el movimiento y el censado. 3.- Sistemas de programación de nivel-tarea, en el cual el usuario especifica la operación por sus acciones sobre los objetos que el robot manipula.