2014 Alfonso González Raymundo. 1”H” 13/10/2014
Robótica
Contenido
Robótica La robótica es la rama de la tecnología que se dedica al diseño, construcción, operación, disposición estructural, manufactura y aplicación de los robots.1 2 La robótica combina diversas disciplinas como son: la mecánica, la electrónica, la informática, la inteligencia artificial, laingeniería de control y la física.3 Otras áreas importantes en robótica son el álgebra, los autómatas programables, laanimatrónica y las máquinas de estados. El término robot se popularizó con el éxito de la obra R.U.R. (Robots 2
Universales Rossum), escrita por Karel Čapek en 1920. En la traducción al inglés de dicha obra, la palabra checa robota, que significa trabajos forzados, fue traducida al inglés como robot.
Historia de la Robótica La historia de la robótica ha estado unida a la construcción de “artefactos”, 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 transbordador aéreo y otros muchos ingénios) acuñó el término “automática” en relación con la teoría de la automatización de tareas tradicionalmente asociadas a los humanos.
Clasificación de los robots según su cronología •
1ª Generación.
Manipuladores. Son sistemas mecánicos multifuncionales con un sencillo sistema de control, bien manual, de secuencia fija o de secuencia variable.
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las envía al manipulador para que realice los movimientos necesarios.
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2. ª Generación.
Robots de aprendizaje. Repiten una secuencia de movimientos que ha sido
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4. ª Generación.
ejecutada previamente por un operador
Robots inteligentes. Son similares a
humano. El modo de hacerlo es a través
los anteriores, pero además poseen
de un dispositivo mecánico. El operador
sensores que envían información a la
realiza los movimientos requeridos
computadora de control sobre el estado
mientras el robot le sigue y los
del proceso. Esto permite una toma
memoriza.
inteligente de decisiones y el control del proceso en tiempo real.
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3. ª Generación.
Robots con control sensorizado. El controlador es una computadora que ejecuta las órdenes de un programa y
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básicamente sedentarios (aunque excepcionalmente pueden ser guiados para efectuar desplazamientos limitados) y estar estructurados para mover sus elementos terminales en un
Según su estructura
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
La estructura, es definida por el tipo de
emplean cuando es preciso abarcar una
configuración general del Robot, puede
zona de trabajo relativamente amplia o
ser metamórfica. El concepto de
alargada, actuar sobre objetos con un
metamorfismo, de reciente aparición, se
plano de simetría vertical o reducir el
ha introducido para incrementar la
espacio ocupado en el suelo.
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. •
1. Poliarticulados
En este grupo se encuentran los Robots de muy diversa forma y configuración, cuya característica común es la de ser
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2. Móviles
Son Robots con gran capacidad de desplazamiento, basada en carros o plataformas y dotada 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. 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
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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.
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4. Zoomórficos
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 •
3. Androides
Son Robots que intentan reproducir total o parcialmente la forma y el comportamiento cinemático 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.
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. Los experimentos efectuados en Japón basados en segmentos cilíndricos biselados acoplados axialmente entre sí y dotados de un movimiento relativo de rotación. Los Robots zoomórficos caminadores multípedos son muy numerosos y están siendo objeto de experimentos en diversos laboratorios con vistas al desarrollo posterior de verdaderos vehículos terrenos, piloteados 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.
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5. Híbridos
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.
En la actualidad, los robots comerciales e industriales son ampliamente utilizados puesto que realizan tareas con más precisión que los humanos y con menor costo también. Se utilizan con mucha frecuencia en tareas que son peligrosas, sucias y tediosas para los humanos, como la búsqueda y rescate de personas, así como para localizar bombas en zonas de guerra o en las ciudades. En el sector industrial se usan los robots en plantas de manufactura, montaje y embalaje, en transporte, en exploraciones en la Tierra y en el espacio, en cirugía, armamento, laboratorios de investigación y en la producción masiva de bienes industriales de consumo. En laboratorios de investigación, recientemente científicos de la Universidad de Aberystwyth, en Gales, logró crear al colega perfecto, un robot “con conocimiento científico” capaz de realizar cientos de experimentos repetitivos sin aburrirse. El robot, llamado Adam, es la primera máquina que logra descubrir de manera independiente nueva información científica, identificando el papel de varios genes en células de levadura y además es capaz de planificar más experimentos con sus propias hipótesis.
Para que sirve la robótica ¿Para que sirven los robots?
En medicina, aunque en esta área ya hay varias aplicaciones, como la gran cantidad de robots quirúrgicos aplicados a la Urología, Ginecología, Cirugía, Pediátrica, General y Torácica. Y como aquellos usados en procedimientos de cirugía poco invasiva, También los hay de aquellos que se utilizan en los laboratorios en el transporte de muestras biológicas y 7
químicas. Recientemente, en abril de 2009, científicos belgas crearon y presentaron un robot forrado de peluche destinado a ayudar a curar a niños hospitalizados. Este robot fue inventado por científicos belgas y el objetivo de sus creadores es que los niños establezcan un puente emocional con él para ayudar a su curación. “Probo” es el nombre del robot y está preparado para desplazarse, hablar, reconocer las expresiones del rostro de sus interlocutores, interpretar las emociones y reaccionar en consonancia. En el cuidado de personas, se trata de una aplicación muy reciente pero de mucha demanda en países con escasez de mano de obra, como China y Japón que por sus propias tradiciones culturales -el cuidado de los ancianos no se deja en instituciones, como asilos, sino en su propia casa-, resultarían de mucha utilidad en esas sociedades.
De acuerdo a cifras del gobierno Chino,160 millones de personas son mayores de 60 años, lo que requiere de un enorme contingente de personal que se haga cargo del cuidado de los ancianos. Pero como tal número de asistentes sociales no estaría disponible en el país, el gobierno ha estado apoyando iniciativas tendientes a resolver este problema impulsando proyectos de desarrollo de robots que se transformen en los “ayudantes de cámara” de estos ancianos y les
puedan llevar comida y medicinas, hacer sonar las alarmas en caso de que en la casa haya escapes de agua o de gas, mandar mensajes de texto o vídeo a familia y amigos e incluso cantar canciones o jugar al ajedrez. Estos robots estarían disponibles a los adultos mayores en dos o tres años más. En exploración, es donde los robots están reemplazando a los humanos, especialmente en la exploración del fondo oceánico y en exploración espacial. Para esas tareas se suele recurrir a robots del tipo artrópodo. En educación, se trata de un humanoide que puede expresar emociones de alegría, disgusto, enojo y tristeza. Es de origen japonés y esperan que pueda reemplazar, en diez años, a los cirujanos de guerra Saya es el primer robot profesor. Su creador, el científico Hiroshi Kobayashi, trabajó en el proyecto cerca de 15 años. Habla varios idiomas y puede dictar actividades de libros de texto. Saya dio sus primeras clases, durante un trimestre, en una escuela primaria de Tokyo. Tras pasar esta primera prueba, la idea fue adoptada en Gran Bretaña. En construcción, se trata de un trío de robots, Hydras-Ascent, Hydras-Ascent II y el Circa en forma de serpiente, todos ellos autónomos y diseñados por el Laboratorio RoMeLa (por sus siglas en inglés del Robotics and Mechanisms Laboratory) del Instituto Politécnico y Universidad Estatal de Virginia (Virginia Tech), en Estados Unidos en 2008, para reemplazar a obreros en la realización de tareas riesgosas, como la inspección de edificios de gran altura o de los pilares 8
de puentes sumergidos en el agua, mediante movimientos oscilantes, parecidos a los que realiza una serpiente para desplazarse. Estas máquinas cuentan en su interior con sensores y cámaras que permiten inspeccionar las estructuras o llevar a cabo otras tareas que hoy día realizan los humanos, y que son peligrosas. Cada una de ellas mide aproximadamente un metro de longitud Recientemente, Junio 2009, científicos del mismo Laboratorio RoMeLa han desarrollado un robot único que puede sujetar con firmeza objetos tan duros como una lata de cerveza o tan delicados como un huevo crudo, además de ser lo suficientemente
habilidoso como para hacer gestos del lenguaje de los signos. El Robot bautizado con el nombre RAPHel (Robotic Air Powered Hand with Elastic Ligaments o “Mano Robótica impulsada por Aire con Ligamentos Elásticos”), consiste en una mano robótica completamente articulada e impulsada por un tanque compresor de aire de una presión de más de 4 atmósferas (1 atmósfera es la presión a nivel del mar). Su diseño de alimentación por aire es lo que hace a esta mano única, dado que con él (la máquina) no necesita de ningún tipo de motor, además que su fuerza para asir objetos puede ajustarse con solo cambiar la presión del aire.
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