Definición[1]

1.  f.  Técnica  que  aplica  la  informática  al  diseño  y  empleo  de  aparatos  que,  en sustitución   de   personas,   realizan   operaciones   o   trabajos,   por   lo   general   en instalaciones industriales.

La  palabra  "robot"  viene  del  vocablo  checo  "robota"  que  significa  "servidumbre", "trabajo forzado", o esclavitud, especialmente los llamados "trabajadores alquilados" que vivieron en el Imperio Austrohungaro hasta 1848.

El  término  "robot"  fue  utilizado  por  primera  vez  por  Karen  Capek  en  su  historia actuada  "R.U.R.  (Rossum's  Universal  Robots)"  (escrita  en  colaboración  con  su hermano  Josef  en  1920;  interpretada  por  primera  vez  en  1921;  interpretada  en Nueva  York  en  1922;  la  edición  en  inglés  fue  publicada  en  1923).  Aunque  los robots  de  Čapek  eran  humanos  artificiales  orgánicos,  la  palabra  robot  es  casi siempre utilizada para referirse a humanos mecánicos. El término androide puede referirse a cualquiera de estos, mientras que un Cyborg ("organismo cibernético" u "hombre   biónico")   puede   ser   una   criatura   que   es   la   combinación   de   partes orgánicas y mecánicas.

En el principio del siglo XVIII, Jacques de Vaucanson creó un androide que tocaba la  flauta,  así  como  un  pato  mecánico  que  continuamente  comía  y  defecaba.  En uno  de  los  cuentos  de  Hoffmann  de  1817 “El  Coco”  presenta  una  mujer  que parecía  una  muñeca  mecánica,  y  en  la  obra  de  Edward  S.  Ellis  de  1865 “El Hombre  de  Vapor  de  las  Praderas”  expresa  la  fascinación  americana  por  la industrialización.

La prehistoria

La palabra robot surge con la obra RUR, los "Robots Universales de Rossum" de Karel Capek, es una palabra checoeslovaca 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

sinfin,  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  las  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.

La historia

La  clasificación  de  los  robots  se  establece  de  diversas  maneras,  temporalmente, por  su  funcionalidad,  por  su  geometría,  por  la  inteligencia,  por  lo  que  hablar  de generaciones de robots se puede plantear desde esos diversos puntos de vista.

Las características con las que se clasifican principalmente los robots son:

    ·         Propósito o función

    ·         Sistema de coordenadas empleado

    ·         Número de grados de libertad del efector formal

    ·         Generación del sistema control.

Clasificación basada en su propósito o función:

Industriales b) Personales / Educativos c) Militares--vehículos autónomos

Los elementos que constituyen un robot industrial son:

Efectores finales Brazos manipuladores Controladores Sensores Fuentes de poder

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  está 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  H.  M.  Son  útiles  para  las aplicaciones  industriales  de  tomar  y  colocar  pero  están  limitados  a  un  número pequeño de movimientos.

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 E.U., 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,  esta  nueva  arquitectura  es  denominada arquitectura de subsunción, cuyo promotor es Rodney Brooks.

Estado actual

Robots   equipados   con   una   sola   rueda   fueron   utilizados   para   llevar   a   cabo investigaciones sobre conducta, navegación, y planeo de ruta. Cuando estuvieron listos  para  intentar  nuevamente  con  los  robots  caminantes,  comenzaron  con pequeños  hexápodos  y  otros  tipos  de  robots  de  múltiples  piernas.  Estos  robots imitaban  insectos  y  artrópodos  en  funciones  y  forma.  Como  se  ha  hecho  notar anteriormente, la tendencia se dirige hacia ese tipo de cuerpos que ofrecen gran flexibilidad  y  han  probado  adaptabilidad  a  cualquier  ambiente.  Con  más  de  4 piernas, estos robots son estáticamente estables lo que hace que el trabajar con ellos  sea  más  sencillo.  Solo  recientemente  se  han  hecho  progresos  hacia  los robos con locomoción bípeda.

 

 

 Para el  2002 Honda y  Sony,  han comenzado a vender comercialmente robots   humanoides   como   “mascotas”. Los robots con forma de perro se encuentran, sin embargo, en una fase de   producción muy amplia, el ejemplo más notorio ha sido Aibo de Sony[2].

Clasificación de los Robot

Existen  varios  parámetros  para  clasificar  los  robots,  estos  pueden  ser,  por  su grado de  inteligencia o toma de decisiones, por la función que desempeñan o por su morfología.

Los robots se pueden clasificar en móviles y en robots fijos, tomando en cuenta su función y morfología.

Robots  móviles:  Estos  robots  se  pueden  desplazar  mediante  ruedas  o  patas, interactúan con el medio.

Robots fijos: Operan en un solo sitio, no se desplazan, Para especificar la posición del  efector  final  de  un  robot  se  necesitan  tres  ejes  principales  y  para  definir  la orientación del efector final se requieren otros ejes diferentes[3]. De acuerdo con la cantidad de grados de libertad que poseen sus movimientos y los ejes definidos los robots fijos tiene otras clasificaciones.

La robótica en la actualidad

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 articial 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  empequeñeciendose  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.

 

 

 Los  robots  industriales son  robots  que  se emplean para  tareas vinculadas  con  la producción de bienes de origen manufacturado en fábricas   o industrias.

Los tipos más habituales son:

-  Robots  de  soldadura: Se  emplean  masivamente en el ensamblaje de vehículos a motor, la soldadura por arco es la más habitual.

Los  robots  de  soldadura  suelen  tener  la  apariencia de un brazo articulado que mediante algún mecanismo alimenta los electrodos necesarios para producir la soldadura.

- Robots de carga y descarga: Este tipo de robots suele estar formado por un doble eje  (X  e  Y)  que  permite  desplazar  cargas  sobre  dos  puntos,  de  esta  forma  nos situamos  en  el  punto  A  y  recogemos  el  objeto  en  cuestión  para  a  continuación desplazarnos sobre el plano y situarlo en un punto B.

Suele  ser  necesario  un  tercer  grado  de  libertad  (en  Z)  para  poder  desplazar  los objetos verticalmente y evitar así que toquen el suelo.
 

Otros tipos de robot industriales son:
 

·         Robots de ensamblaje

·         Robots para aplicación de pintura.

·         Robots para inspección de productos

·         Los  domobots  son  microbots  (  robots  móviles  con  microcontrolador)  domóticos  (conectados a una red de automatización doméstica). Están  conectados  a  un  controlador  domótico  (un  ordenador  o  un  dispositivo autónomo - sin necesidad de ordenador -) mediante cable (puerto USB o Firewire) o inalámbricamente (generalmente un puerto WIFI). Se utilizan principalmente en las tareas del hogar (home care), como aspiradores, transportadores de objetos dentro de la casa para el lavado, planchado...

No  es  lo  mismo  un  robot  doméstico  que  un  domobot.  ROOMBA  es  un  robot doméstico,   pero   no   es   un   domobot   debido   a   que   no   tiene   un   puerto   para conectarlo a la red domótica (p.e. un puerto WIFI o USB).

En definitiva, la domobótica es un cruce entre la microbótica y la domótica.

En nuestro país el desarrollo de la robótica aun no es muy representativo, se limita a algunos logros en competencias internacionales, desarrollos teóricos dados por grupos  de  investigación  en  algunas  universidades,  no  se  tiene  trabajos  a  nivel industrial que sirvan de ejemplo para mostrar un desarrollo significativo en el tema.

La microbótica es la tecno-ciencia que se ocupa de los microbots.

El microbot ha sido posible gracias a la aparición del microcontrolador en los años 90 del Siglo XX, que es el computador que gobierna al microbot y que se incrusta en el mismo.

Al ser un ordenador limitado, los microbots están dedicados a resolver tareas que no exijan una elevada potencia y complicados algoritmos, con rapidez y precisión.

Debido a la pequeñez del microcontrolador y a su portabilidad, una característica principal del microbot es la movilidad, ya que puede llevar insertado el ordenador que le dirije.

Robot en el Espacio[4].

 

 

Una de las aplicaciones muchos más aprovechadas de la robótica, y que el hombre se ha seguido maravillando, es la telerobótica en el espacio extraterrestre.

La organización más importante dentro de este aspecto, y que ha marcado un rumbo muy avanzado en cuanto a tecnologías e investigaciones, es la NASA (National Aeronautics and Space Administration).

El Programa de Telerobótica Espacial de la NASA, esta diseñado para desarrollar capacidades de la telerobótica para la movilidad y manipulación a distancia, uniendo la robótica y las teleoperaciones y creando nuevas tecnologías en telerobótica.

Los requerimientos de tecnología de la robótica espacial pueden ser caracterizados por la necesidad del control manual y automático, tareas no repetitivas, tiempo de espera entre el operador y el manipulador, manipuladores flexibles con dinámicas complejas, nueva locomoción, operaciones en el espacio, y la habilidad para recuperarse de eventos imprevistos.

El Programa de Telerobótica Espacial consiste en un amplio rango de tareas de investigaciones básicas científicas para el desarrollo de aplicaciones para resolver problemas de operación específicos. El programa centra sus esfuerzos en tres áreas en especial: ensamblaje y servicio en órbita, cuidar los gastos científicos, y robots en la superficie del planeta. Para poderse aplicar correctamente las áreas dentro de su materia, el programa se encarga del desarrollo del robot completo, de sus componentes, y de la correcta creación e implantación del sistema para que los robots puedan cubrir las necesidades por completo. Su principal aplicación es el poder proveer la tecnología para las aplicaciones de la telerobótica espacial con suficiente confianza por parte de los diseñadores para que futuras misiones espaciales puedan aplicar la tecnología con toda confianza.

 

Robots en el Hogar.[5]

La aplicación más antigua es en el hogar. Los electrodomésticos, como hoy los conocemos, forman parte del mundo de la robótica, y aunque parezca increíble, éstos son robots domésticos. No se requiere de una gran programación previa, ni de mecanismos super complejos para poder caracterizar a un robot doméstico, puesto que este es su fin: facilitar las labores domésticos, y por consiguiente ocupar el menor espacio posible para poder realizar las tareas.

Uno de los primeros robots domésticos fue la estufa, ya sea de leña o de gas; le siguen el refrigerador, el lavavajillas, el horno de microondas, el horno eléctrico y así muchos más electrodomésticos que pasan desapercibidos por la mayoría de nosotros, y no nos damos cuenta de que también son considerados como robots, robots electrodomésticos.

Entretenimiento.

 

La robótica ha invadido la mayoría de nuestras actividades cotidianas, muestra de ello, es la robótica en los medios de esparcimiento, y como ejemplo podemos citar al fabuloso parque de diversiones Disneylandia.

En este parque de diversiones se pueden encontrar una gran variedad de aplicaciones de la robótica, desde pájaros cantores, elefantes en movimiento, cocodrilos, osos, hasta simuladores de vuelo, androides, submarinos, etc.

Como se puede ver, la robótica puede ser utilizada en casi cualquier actividad que el ser humano realice, y puede ser de gran utilidad.

Nos damos cuenta de que la robótica empieza a ser parte de nuestras vidas cotidianas, así como lo empezaron algunas de las actividades que actualmente realizamos todos los días.

 

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[1] REAL ACADEMIA ESPAÑOLA, Diccionario de la lengua española, marzo de 2006. http://www.rae.es

[2] http://es.wikipedia.org/wiki/Robot#Historia Marzo de 2006

[3]  http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/artes/2003259/Cap03/0304.htm#rf Curso Mundos Virtuales, Universidad Nacional de Colombia.

[4]  http://isaacasimov.garcia-cuervo.com/Robotica.htm#Aplicaciones Junio 2006

[5] http://isaacasimov.garcia-cuervo.com/Robotica.htm#Aplicaciones junio 2006