trabajo de robótica
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Breve introducción a la robótica: Conceptos.TRANSCRIPT
República Bolivariana de Venezuela
Universidad Nacional Experimental del Táchira
Departamento de Ingeniería Electrónica
Introducción a la Ing. Electrónica
ROBÓTICA
Jesús Alviárez A.
Jasonnd Nieto
Juan Carlos Galán
Daniel Ramirez
Jorge Dulcey
José Rodríguez
Ing. Electrónica
Sección: 02
San Cristóbal, Octubre de 2012.
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Índice
Introducción
1) La Robótica 4
1.1) Historia 4
1.2) Clasificación 8
2) Los Cyborgs 9
2.1) Historia 9
2.2) Neil Harbisson 13
3) Los Zoomorfos 15
3.1) Aplicación 15
4) Los Androides 23
4.1) Asimo 24
5) Los Robots de Servicio 27
5.1) Limpieza 27
5.2) Militares 29
5.3) Espaciales 31
6) Los Robots Industriales 32
6.1) Tipos 33
Conclusión
Bibliografía
2
Introducción
Lo interesante de este tema tan amplio como lo es la robótica, es los grados
de conocimiento y la imaginación tan extensa que hay que tener para
desarrollarla, esta rama de estudio es una combinación de muchas ingenierías,
ingenieros, perfeccionistas, conocimientos en campos de estudios
especializados, tecnología de vanguardia, y apoyo tanto económico como
moral. Los robots, el producto que deja la robótica, estos vienen apareciendo
incluso antes de que se inventara la palabra robot como la conocemos y mucho
antes de la robótica, se presenta en muchas formas y por ello son clasificados,
según su cronología o según su arquitectura. Las formas artificiales mas
comunes vistas hasta ahora son las industriales, que se desarrollan para llevar
a cabo ciertas tareas con mayor perfección que lo que haría el mismo humano,
además, de otro tipo de robot llamado androide, que sirve en parte para el
entretenimiento y estudio de la humanidad.
En gran parte lo que harán estos robots en un futuro no muy lejano, aunque
ya para esta fecha lo están haciendo, pero están sujetos a estudio, es el
entretener y convivir con la misma raza que los creo, la raza humana; así con
ello se busca también facilitar la vida del hombre, y con el desarrollo de los
mismos y gracias a la robótica lo podremos hacer.
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La robótica
Según la definición de nuestros antepasados, esta es la ciencia que estudia
la tecnología relacionada a los seres artificiales, termino acuñado por Isaac
Asimov; es por ello que hoy decimos que es una rama de la ciencia que
estudias los robots. Esta se encarga de diseñarlos, construirlos, estudiarlos y
aplicarlos a lo que se quiere, esta es una ciencia muy compleja que necesita de
la ayuda de varias personas capacitadas para ello, entre estos ingenieros
electrónicos, mecánicos, informáticos, físicos, matemáticos, y especializaciones
en inteligencia artificial e ingeniería del control.
Y con todo ello se crean las 3 leyes de Isaac Asimov (imagen 0), que
dictaminan que: Ningún robot causará daño a un ser humano o permitirá, con
su inacción, que un ser humano sufra daño; todo robot obedecerá las órdenes
que le den los seres humanos, a menos que esas órdenes entren en conflicto
con la primera ley; y todo robot debe proteger su propia existencia, siempre que
esa protección no entre en conflicto con la primera o la segunda ley.
(img. 0). Isaac Asimov
Ahora en el presente se habla de robot, pero pocos saben que son en
realidad y como funcionan, para comenzar el término robot es la traducción al
ingles de una palabra checa, robota que quiere decir siervo de trabajo forzado;
4
esta palabra fue usada para formar parte de la obra de 1920 escrita por el
checo Karel CapeK, llamada R.U.R. (Rossum`s Universal Robot), cuando el
para un articulo de la revista checa Lidové noviny explica que tenia la intención
de escribir el termino como Labori que viene del latín labor, pero su hermano le
dio el consejo de que fuera robota y él lo tomo.
Se dice que estos seres artificiales existen desde el inicio de los tiempos,
cuando Dios creo al mundo, creo a dos seres humanos y les dio vida y ordenes
a seguir, al igual que un robot; a demás existe un relato de la mitología griega
que escribe que Prometeo al robar el fuego sagrado de los dioses lo usa para
crear seres artificiales de barro para su compañía en una travesía. Pero no fue
sino hasta el siglo IV a.C. cuando el matemático griego Arquitas construye una
maquina que funcionaba a vapor y la llamo “La Paloma” tal y como se muestra
en la imagen 1, presentando los planos de dicha paloma mecánica.
(img 1). La Paloma de Arquitas
El inventor conocido Leonardo Da Vinci plantea un mecanismo autómata de
un robot humanoide que no se desarrolla; para 1700 Jacques de Vaucanson
construye unas muñecas de tamaño real, y en 1738 este mismo personaje
desarrolla un pato mecánico que grazna, come, bebe, digiere su comida y
chapotea en el agua mostrado en la imagen 2, y exhibido en feria sociales.
5
(img 2). Pato mecánico de Vaucanson
Por esta época de finales del siglo XVIII y también a principios del XIX se
desarrollaron algunas máquinas para empleo en la industria textil, entre las que
se conoce un telar en el que mediante el uso de tarjetas perforadas se podía
elegir el tipo de tela a tejer, este hito, constituyó uno de los primeros
precedentes históricos de las máquinas programadas por control numérico
desarrollada he inventada por J. Jacquard en 1801 (imagen 3). En 1805 H.
Maillardet construyo una muñeca mecánica capaz de dibujar cuadros; 1959 sale
a la luz el primer robot comercial introducido por Planet Corporation.
(img. 3). Telar industrial de Jacquard
1960 Primer “Unimate” robot introducido por Devol. Utilizó principios de
control numérico para el control del manipulador y fue un robot manejado
hidráulicamente. En 1961 el Robot Unimate fue instalado en la compañía de
motores Ford para servir en una maquina de fundición. Para 1966 Trallfa, una
6
empresa Noruega, construyo e instalo un robot que pinta. En 1968 Un robot
móvil llamado “Shakey” desarrollado en SRI (Stanford Research Institute)
U.S.A., fue equipado con una variedad de sensores, incluyendo una cámara y
sensores de tacto, y se puede mover sobre el piso. Y en 1971 El “Stanford
Arm”, un pequeño brazo robótico alimentado eléctricamente, desarrolado en la
universidad de Stanford. En 1978 la General Motors crea el PUMA
(Programmable Universal Machine for Assembly) robot introducido por
Unimation, basado en diseños desde un estudio como se muestra en la
siguiente imagen (4).
(img. 4). Robot PUMA de la General Motors
De aquí se fundaron las bases, para que en un futuro, que hoy llamamos
presente se puedan desarrollar diversos robot, que van siendo de gran interés
para la humanidad. En la actualidad, para el año 2000 se crea un androide
capaz de tener su propia movilidad y de interactuar con los humanos además
de esto, se empezaron a desarrollar los llamados cyborg, personas que
biológicas con partes electrónicas que se mueven en un día a día. En el 2002 la
compañía Sony y otras comienzan a desarrollar los zoomorfos electrónicos,
como el llamado aibo; un perro robótico capaz de interactuar como si fuera un
organismo vivo, y capaz de reproducir sonidos en formato mp3. De allí también
se han desarrollado los robots controlados para estudios de la naturaleza como
el robot estadounidense en forma de araña, el robot militar en forma de
serpiente, llevado a las guerras y tambien el desarrollado en Estados Unidos en
7
forma de Tiburon para estudiar a los mismos sin ser detectado y poder guardar
la información mediante una cámara (imagen 5).
(img. 5). Tiburón electrónico
Se clasifican 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.
2ª Generación: Robots de aprendizaje. Repiten una secuencia de
movimientos que ha sido ejecutada previamente 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.
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Y Según su arquitectura:
1.Poliarticulados: En este grupo se encuentran 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. Entre estos están
los robots industriales.
2.Móviles: Son Robots con gran 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.
3.Androides: 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-
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 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.
Ahora presentando las generaciones de robots mas conocidas, comunes e
interesantes desarrollamos el presente en función de:
9
Los Cyborgs
La palabra ciborg (del acrónimo en inglés cyborg: cyber (cibernético) mas
organism (organismo), organismo cibernético) se utiliza para designar una
criatura compuesta de elementos orgánicos y dispositivos cibernéticos2
generalmente con la intención de mejorar las capacidades de la parte orgánica
mediante el uso de tecnología.
El término lo acuñaron Manfred E. Clynes y Nathan S. Kline en 1960 para
referirse a un ser humano mejorado que podría sobrevivir en entornos
extraterrestres. Llegaron a esa idea después de pensar sobre la necesidad de
una relación más íntima entre los humanos y las máquinas en un momento en
que empezaba a trazarse la nueva frontera representada por la exploración del
espacio. Diseñador de instrumentación fisiológica y de sistemas de
procesamiento de datos, Clynes era el director científico del Laboratorio de
simulación dinámica de Rockland State Hospital, en Nueva York.
Más allá del imaginario de la Ciencia ficción, Kevin Warwick es tal vez la
figura más importante en el desarrollo de una verdadera unión entre el humano
y la máquina. El 24 de agosto de 1998 Warwick llevó a cabo el experimento
Cyborg 1.0, en el cual se le implantó debajo de la piel un chip RFID usando
exclusivamente anestesia local como en la imagen 6, con el cual fue capaz de
controlar puertas, luces, calentadores y computadoras sólo con la señal emitida
por el chip.
10
(img. 6). Chip controlador de Warwick
Un segundo experimento, todavía más importante, fue el Cyborg 2.0 el 14 de
marzo de 2004, en el cual un chip de mayor complejidad fue implantado en el
sistema nervioso de Warwick por medio del cual se conectó a Internet en la
Columbia University de Nueva York y logró mover un brazo robótico situado en
la University of Reading del Reino Unido. Además, se le implantó también a su
esposa un microchip con el objetivo de crear alguna clase de telepatía o
empatía permitiendo así la primera comunicación puramente electrónica entre
dos sistemas nerviosos humanos. Después de los experimentos no se
encontraron ninguna clase de daños o interferencias en el sistema nervioso, lo
cual determinó su éxito
De acuerdo con algunas definiciones del término, la conexión física y
metafísica de la humanidad con la tecnología, ya ha empezado a convertirnos
en cyborgs. Por ejemplo, una persona a la que se le haya implantado un
marcapasos como en la imagen 7, podría considerarse un cyborg, puesto que
sería incapaz de sobrevivir sin ese componente mecánico. Otras tecnologías
médicas, como el implante coclear, que permite que un sordo oiga a través de
un micrófono externo conectado a su nervio auditivo, también hacen que sus
usuarios adquieran acceso a un sentido gracias a la tecnología, aproximando su
experiencia a la de un cyborg.
(img. 7). Marcapasos
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Todo esto no está tan lejos. Un ojo biónico aplicado quirúrgicamente en la
retina ha permitido recuperar parte de la visión a seis pacientes ciegos.
Consiste en una pequeña cámara instalada en la montura de unas gafas que
transmite las imágenes, transformadas en una red de 16 señales eléctricas que
se envían directamente a las terminaciones nerviosas de la retina. Los
pacientes son capaces de diferenciar objetos como una copa, un plato y un
cuchillo. También pueden determinar en qué dirección se mueven unos objetos
situados ante ellos. Un grupo de médicos argentinos logró con éxito un implante
artificial de tronco cerebral en una niña de dos años. Es la primera vez que se
realiza una operación de este tipo en el continente americano. La paciente
nació sin cócleas ni nervio auditivo. Por tal motivo, los médicos le colocaron un
dispositivo que transforma el sonido en impulsos eléctricos.
Para mencionar una persona, Cameron Clapp (imagen 8), un
estadounidense de 19 años, corre, juega al golf y nada. Pero no tiene más
piernas que dos prótesis llamadas C-Leg en lugar de piernas. Ya hay 90
españoles que utilizan este artilugio de fibra de carbono, aluminio, titanio y
plástico. Incorpora una rodilla hidráulica controlada por un chip de la misma
manera que el cerebro controla los músculos. La prótesis puede adaptarse al
terreno y corregir los movimientos hasta 50 veces por segundo. Usa un
programa que maneja algoritmos que se basan en miles de maneras de
caminar. El chip ayuda a la pierna a ajustarse a diferentes condiciones, como
bajar escaleras o girar súbitamente.
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(img. 8). Cameron Clapp, cyborg estado unidense de 19 años de edad
Para nombrar a otro personaje importante en la creación de los Cyborgs,
tenemos al británico Neil Harbisson (imagen 9), nace en Londres el 27 de julio
de 1982, es un artista contemporáneo y activista; cyborg británico e irlandés
residente en España. Es el primer cyborg del mundo reconocido por un
gobierno. Harbisson tiene acromatopsia, una condición visual que desde
nacimiento le obliga a ver el mundo en blanco y negro. Durante sus estudios en
Inglaterra conoce a Adam Montandon, un licenciado en cibernética de la
Universidad de Plymouth. Y a los 20 años crea y se instala un eyeborg en la
cabeza para poder escuchar los colores. El eyeborg es un invento que consiste
en un sensor que Harbisson lleva al lado de su ojo y que enfoca en la dirección
que él mira. El sensor envía todo lo que percibe en un chip instalado en su
nuca. A partir de aquí, el chip convierte las frecuencias de la luz en frecuencias
audibles que él puede interpretar como una escala de colores. Y la
sonocromatopsia (sono- latin: sonido, chromat griego: color mas -opsia griego:
condición visual) es un término que Harbisson utiliza para definir su nueva
condición. Harbisson explica que "acromatopsia" ya no puede definir su
condición, porque los acromatópsicos no pueden percibir ni distinguir los
colores.
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(img. 9). Neil Harbisson
En 2004, el gobierno británico prohibió a Harbisson renovar su pasaporte
porque según las normas no se permite aparecer en la foto del pasaporte con
aparatos electrónicos en la cabeza. Harbisson les contestó que se había
convertido en un cyborg y que el eyeborg debería ser considerado como parte
de su cuerpo y de su imagen. Y respondió al mismo tiempo: "No es la unión
entre el eyeborg y mi cabeza lo que me convierte en cyborg sino la unión entre
el software y mi cerebro". Después de intentos fallidos al fin tuvo frutos y pudo
ser reconocido como cyborg y a demás pudo renovar su pasaporte como se ve
en la imagen 10.
(img. 10). Pasaporte británico de Harbisson
A demás, en 2010 Neil Harbisson y Moon Ribas crearon la Cyborg
Foundation, una organización internacional para ayudar los humanos a
convertirse en ciborgs. La fundación fue creada como respuesta a la multitud de
cartas y correos electrónicos recibidos de personas interesadas en convertirse
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en cyborg. Los principales objetivos de la fundación son extender los sentidos y
las capacidades humanas creando y aplicando extensiones cibernéticas en el
cuerpo, promover el uso de la cibernética en eventos culturales y defender los
derechos de los ciborgs. En este mismo año fue galardonada con el Premio
Cre@tic otorgado por Tecnocampus Mataró.
En la ciencia ficción también existen cyborg, sobre todo en la serie de
televisión y cine star wars. En la película RoboCop y sus secuelas; las cuales
hablan de un policía, el cual al ser asesinado es transformado en un cyborg. En
la serie de televisión Robot Chickent , el protagonista es un pollo aplastado en
la carretera que un científico lo vuelve a la vida gracias a bionica que le
implanto , solo para obligarlo a ver programas de televisión. Cyrax, Sektor,
Smoke y Cyber Sub-Zero, de Mortal Kombat también son Cyborgs.
Los Zoomorfos
Los robots incluidos en la siguiente clasificación, son los que tienen cierta
semejanza ante cualquier ser vivo, incluyendo a los humanos, pero para la
ocasión trataremos con los animales, los mas conocidos en un mundo robótico.
En la historia antes de cristo, el griego Arquitas había creado una paloma de
madera que planeaba y funcionaba a vapor; por otro lado después de cristo en
inventor Vaucanson, invento y desarrollo un pato que era capaz de graznar,
comer, beber, y dijerir su propia comida, además de chapotear esto para 1738.
Para la presente se ha explicado a los robots, cuyas programaciones ya están
preestablecidas, mediante un lenguaje de algoritmos parecido al de las
computadoras. Se habla de Aibo, un robot mascota fabricado por Sony que
tiene forma de perro. Dispone de sensores que le evitan chocar contra objetos,
y una cola que funciona de antena, además de "sentido del tacto".
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Presentado en 1999, AIBO es uno de los juguetes más sofisticados que se
pueden encontrar en el mercado. Usa una combinación de tecnologías
robóticas y multimedia e inteligencia artificial para hacer posible que una serie
de hardware y software, normalmente “inanimado”, pueda tratarse como si fuera
un compañero interactivo. Bajo una “vestimenta” en forma de perro, el Aibo
genera interacción con su operador: Es capaz de reconocer los gestos e incluso
la actitud corporal de su dueño. Es sensible a las caricias, tiene una enorme
capacidad de movimientos, equilibrio y flexibilidad, y lo más importante:
aprende.
Según la compañía, Aibo verdaderamente tiene emociones e instintos
programados en su cerebro: según la situación, Aibo moverá las piernas
vigorosamente o mostrará mal humor si no recibe la atención que pide. El modo
en que respondemos a las expresiones emocionales de Aibo afecta
enormemente su personalidad y crecimiento.
Aibo se ha usado principalmente para la investigación de la inteligencia artificial,
dado que integra una computadora, sistema de visión y motores de articulación
en un único paquete muy barato comparado con otros robots de investigación
de inteligencia artificial más comunes. Si se compra a Sony, los últimos
modelos ERS-7M3 y ERS-7M2 cuestan alrededor de $2500 US, £1800 o
¥250,000 en Japón.
Aibo no es el resultado de una investigación exhaustiva; refleja la fascinación
humana para crear vida. El origen de los productos tales como el Aibo se
enlaza con los mitos y leyendas sobre objetos inanimados cobrando vida.
Ahora, gracias a las diferentes tecnologías actuales, esto es posible. Este tipo
de histórias han ayudado mucho a traer el Aibo al mercado.
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(img. 11). Sony Aibo ERS-7M2
Especificaciones técnicas:
CPU: Procesador RISC de 64 bits, 576 MHz. RAM: 64 MB. Medio de
almacenamiento: tarjeta Memory Stick para Aibo de 16 o 32 MB. Partes
móviles: cabeza – 3 grados de libertad de movimiento, boca - 1 grado de
libertad de movimiento, patas - 3 grados de libertad de movimiento x 4, orejas -
1 grado de libertad de movimiento x 2, cola – 2 grados de libertad de
movimiento (Total 20 grados de libertad de movimiento). Sección de entrada,
contactos de carga, interruptores, control de volumen, Interruptor de LAN
inalámbrica, entrada de imagen, sensor de imagen CMOS de 350.000-pixels,
entrada de audio, micrófonos stereo, salida de audio, altavoz 20,8 mm,
sensores infrarrojos de distancia x 2, sensor de aceleración, sensorde vibración,
sensor en la cabeza, sensor en el lomo, sensor en la parte inferior de la boca,
sensores en las patas, consumo de energía aproximado de 7W, tiempo de
operación aproximado de 1,5 horas, dimensiones aproximadas de 180 (ancho)
x 278 (Alto) x 319 (Longitud)mm, peso de 1,6 kg (incluyendo batería y memory
stick), LAN inalámbrica WiFi certificado, accesorios Incluidos AIBO MIND 3
(software Memory Stick), Lithium ion battery pack ERA-7B2, pink ball, AIBOne,
AIBO cards, documentation.
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Historia y evolución: en 1990 sale el Prototipo 1 (imagen 12), este robot, cuya
apariencia dista mucho de lo que hoy conocemos como “Aibo”, desarrollado a
principios de los 90, fue la primera incursión de Sony en el mundo de la
robótica. El conocido ERS-110 (imagen 12); se empezó a vender el 1 de junio
de 1999 para su entrega en agosto; se fabricaron únicamente 3,000 unidades
para Japón y 2,000 para USA. El ERS-7M2 sale al mercado en blanco y negro;
en noviembre de 2004; y para el 2005 sale el ERS-7M3: blanco, marrón y
negro. En el 2006 SONY cancelo la comercialización de Aibo y QRIO (otro de
sus robots).
(img. 12). Aibo de Sony, prototipo 1 y seguido el Aibo ERS-110.
Paraseguir con la línea de mascotas se tiene presente también El iDog es un
perro robot diseñado y manufacturado por Sega Toys y comercializado por
Hasbro en Estados Unidos. iDog recibe información desde una fuente externa
de música, como un reproductor de mp3 y enciende luces y baila al ritmo de la
misma. También se comercializa como eDog en Alemania, Italia y Países Bajos.
Aunque el original fue diseñado por SEGA, los modelos iDog Amped, iDog
Dance, iCat, iCy, iTurtle, e iDog Soft Speaker fueron diseñados por Hasbro.
Siempre se ha dicho que le perro es el mejor amigo del hombre. En este caso,
además, es el mejor amigo de su reproductor de música. El iDog es un
simpático perrito al cual se le puede conectar un reproductor, mediante el cable
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que incorpora y que funciona como altavoz, lo que nos permitirá oir música sin
necesidad de auriculares. Además, el robot hará luces y moverá la cabeza al
ritmo de la música y su personalidad se irá adaptando al tipo de música que le
hagamos reproducir. En Japón está disponible, aparte de en color blanco, en
azul y en rosa como se muestra en la siguiente imagen 13.
(img. 13). iDog music
En un futuro, los mensajeros serán como lo sque se están desarrollando; El
ETH es conocido por ser responsable de muchos avances, en 2008 comenzó
una línea de investigación para robots que pudiesen nadar. Al principio, trataron
de imitar el comportamiento de uno de los mejores nadadores del mundo, el
atún.
Desgraciadamente, es difícil y muy caro diseñar un robot con tantos actuadores
como para que se mueva como un atún, así que los investigadores del ETH
pensaron en la tortuga. El resultado se llama Naro-Tartaruga mostrada en la
imagen 14, y tiene algunas ventajas muy interesantes. Es mas simple que el
salmon y tiene mas capacidad de carga en su parte corporal y rijida, tiene una
velocidad de 7 km/h y pesa 75 kilos, mide un metro de largo, y se equipa con un
procesador Intel Core i7.
19
(img. 14). Naro-Tartaruga
Para no olvidar también tenemos a la Araña Lofkrantz (imagen 15), el
proyecto de la araña Lofkrantz consistió en la realización desde cero de un
robot hexápodo del tipo araña. La araña constaba de dos servomecanismos por
pata, uno para la articulación del hombro y otro para la articulación del codo.
Todo el cuerpo de la araña se realizó en PVC, y la única comunicación
sensorial con el exterior que se le añadió fueron los sensores de contacto que
lleva en las seis patas. Quedó como futura mejora incorporarle un sónar de
barrido en la parte frontal. La placa de electrónica que se le añadió controla
todos los servomecanismos y las entradas de los sensores mediante un
microprocesador. Está preparada para alimentación de bateria o de fuente. Los
servomecanismos son controlados mediante señales PWM de forma que la
araña retrocede cuando no encuentra punto de apoyo y comienza a girar.
(img. 15). La Araña Lofkrantz
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En el 2011, se crea un pez robot; un equipo científico británico ha
desarrollado un pez robot del tamaño de una foca (aproximadamente 1,5
metros) que nadará por aguas de Asturias para detectar contaminación. El
robot, con aspecto de carpa, cuesta unos 21.250 euros e imita el movimiento de
un pez real. Está equipado con sensores químicos para localizar contaminantes
potencialmente peligrosos, como filtraciones de barcos o de tuberías
subterráneas. El pez transmitirá la información a tierra utilizando tecnología wi-
fi. Y navega libremente. A demás hay un robot que navega sobre las aguas
como un tiburón como unica herramienta de que disponen los científicos para
conocer mejor los grandes y misteriosos desplazamientos de los tiburones
blancos en el Océano Pacífico. El robot, funciona con energía solar y capta la
información mediante cámaras y sensores, mide poco mas de 2 metros y
transmite sus datos en forma inalámbrica.
Otro de los importantes inventos zoomórficos, El ACM-R5 mostrado en la
imagen 16, es un inquietante robot con forma de serpiente que además se
mueve como un reptil no solo sobre algún terreno, sino que además es capaz
de desplazarse debajo del agua. La idea es que funcione como un robot de
reconocimiento para encontrar víctimas en caso de algún desastre natural, pero
da miedo pensar el uso que podría tener en malas manos.
(img. 15). ACM-R5, serpiente de búsqueda y rescate
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Un invento sin patas roboticas se destaca el RoboBoa de la imagen 16, no
es mentira que el mundo de la robótica cada día, y con más frecuencia, nos
sorprende con nuevas y curiosas creaciones. Un robot con forma de serpiente
que viene de la mano de Mark Tilden y WowWee Robotics. Este “adorable”
robot tiene hasta 41 funciones diferentes, entre las cuales destacan -según sus
creadores- que es a su vez un despertador, una alarma de seguridad, una
lamparita de mesa, una luz de seguridad para cuando el cuarto esté oscuro y un
foco de luces de colores, tipo discoteca setentera, entre otros. Además, es
capaz de poder moverse libremente por la casa como si de una mascota se
tratase, activando su alarma ante cualquier anomalía que encuentre gracias a
su sensor infrarojo capaz de detectar el movimiento.
(img. 16). RoboBoa
Otros inventos también han sido de mucha utilidad como los utensilios
médicos en forma de serpiente que son llevados al quirófano al momento de
operaciones, detectando anomalías en la parte interna de nuestro cuerpo por
programaciones ya diseñadas; un robot de entretenimiento en Estados Unidos,
que cambia de color al igual que los pulpos mediante la inducción continua de
tinta, y programación de cambio y succión cuando se requiere. Un robot flexible
de malla y circuitos utilizado para misiones de reconocimiento y que tiene forma
de gusano, además se mueve a 5 km/h. Pájaros espías de las fuerzas
especiales estado unidense, con cámaras integradas capaces de ver en la
22
oscuridad y distintas formas de vuelo al igual que un ave real. Robot de
reconocimiento, del pentágono, al que llamaron “cheetah”, que se desplaza
hasta casi 29 kh/h.
Los Androides
Androide es la denominación que se le da a un robot antropomorfo que,
además de imitar la apariencia humana, imita algunos aspectos de su conducta
de manera autónoma y viene dado dentro de la clasificación de zoomorficos. Es
un término mencionado por primera vez por Alberto Magno en 1270 y
popularizado por el autor francés Auguste Villiers en su novela de 1886 L'Ève
future. Etimológicamente "androide" se refiere a los robots humanoides de
fisionomía masculina, a los robots de apariencia femenina se les llama
ocasionalmente ginoides, principalmente en las obras de ciencia ficción, aunque
en el lenguaje coloquial el término androide suele usarse para ambos casos.
Se tienen historias y relatos como los de la Grecia Antigua; existen leyendas y
folklore narrando sobre seres humanoides fabricados en metal por el artesano y
herrero de los dioses, Hefesto. Aunque el carácter monstruoso del androide
parece haberse ganado con la cristianización del mundo occidental. De hecho
es tan notorio este fenómeno, que el reconocido experto en inteligencia artificial
Marvin Minsky, llegó a narrar como en ocasiones llegaba a sentirse incómodo
frente a una de sus creaciones, el androide Cog, cuando éste presentaba
conductas inesperadas. Para 1700 se había creado por parte de J. de
Vaucason un prototipo de muñecas a tamaño humano que podían tocar música
con una especie de tambor giratorio. En1968 se crea un robot llamado “Shakey”
desarrollado en el Stanford Research Institute de USA, equipada con sensores,
una cámara, sensores al tacto y movilidad sobre el piso.
La construcción de un robot que imite convincentemente aunque sea una
parte ínfima de la libertad de gestos y movimiento humanos, es una tarea de
23
una enorme complejidad técnica. De hecho, es un problema que en varias
instancias está todavía abierto a la investigación y a la mejora, aunque ya
existen varios ejemplos bastante meritorios en ese sentido, de robots
humanoides que imitan ciertas conductas y capacidades humanas. Un ejemplo
conocido en este sentido, es el robot Asimo de Honda que viene de la
abreviación de "Advanced Step in Innovative Mobility", presentado en la imagen
17, que es capaz de marchar en dos pies, de subir y bajar escaleras y de otra
serie de proezas de locomoción bípeda.
(img. 17). Asimo Honda.
El compromiso a largo plazo de Honda en el desarrollo de robots
humanoides se inició en los años 1980, cuando creó su primer robot bípedo en
1986. El resultado es ASIMO, uno de los robots humanoides tecnológicamente
más avanzados del mundo, capaz de andar, correr, subir y bajar escaleras,
girarse suavemente e imitar muchos otros movimientos humanos. En
septiembre de 2007, la compañía presentó en Barcelona (España) la última
versión de ASIMO, que mide 130 cm, pesa 54 kg y cuenta con varias
aplicaciones procedentes de la inteligencia artificial: puede identificar y coger
objetos, entender y dar respuesta a órdenes orales e incluso reconocer las
caras de algunas personas. 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
24
mientras anda. En este aspecto, ASIMO es el robot que mejor imita los
movimientos de avance naturales de los seres humanos.
La ultima versión de este interesante androide, de 2011; peso de 49Kgr.
9Km/h de velocidad, aumentando en 3 desde los 6. Posibilidad de discernir
entre 3 voces distintas de 3 personas distintas hablando simultáneamente.
Posibilidad de saltar en un pie solo, incluso rotando sobre sí mismo. Las piernas
sitúan los pies sobre el suelo de forma totalmente humana, es decir,
apoyándose sobre el tacón y la punta de los pies. Posibilidad de andar por
suelos irregulares, con piedras y deformidades. Mayor sensibilidad de tacto en
las manos permitiéndole agarrar un vaso de papel y llenarlo sin derramar ni una
gota como en la imagen 19. 57 grados de libertad en los movimientos,
comparado con los 34 anteriores.
(img. 19). Asimo llenando un vaso.
A demás de este androide existen otros como el trabajo que realizan los
androides como se puede mencionar por ello los estudiados robots guías de
turismo, que están desarrollando en los Estados Unidos, ayudando a las
personas a un mejor entendimiento del ambiente donde se desenvuelven; otros
de los ejemplos exitosos, sería la tasca-restaurant construida en Alemania y en
Japón como en la imagen 20, que son atendidas en su mayoría por androides
serviciales, repartiendo a sus clientes los pedidos realizados; también en
Alemania se ha desarrollado un robot de ayuda que sirve en operaciones,
sosteniendo y dando luz eléctrica dentro de un quirófano, y para no
25
menospreciar, se menciona el androide de entretenimiento conversacional de
Estados Unidos; además las compañía Toyota desarrollo una banda musical
con instrumentos de viento tocadas por robots, llamadas enterteiment music. Se
dice que en el mundo existen más de 6000 unidades de antropomorfos de
servicio, de las cuales un 50% son robot domésticos, 14% de tipo profesional,
12% de ayuda médica, el 6% de limpieza y el 23% restantes están en proceso
de desarrollo, pero sujetos a un estudio pleno y constante. Los antropomorfos
de servicio, tienen un tipo de interacción humano-robot, de tal manera que
reconoce la voz, el gesto y el escrito de su poseedor; la voz es captada por
micrófonos y tienen características ya programadas como la capacidad de
reconocer el contenido y significado del mensaje hablado y la posibilidad de
responder a través de una voz artificial suave y pregrabada. El uso gestual,
también es reconocido, en general los movimientos de las manos y los brazos,
recibiendo acciones como “ven acá”, “toma ese objeto”; pero el sistema actual
reconoce solo 5 funciones, “izquierda”, “derecha”, “ven”, “atención”, y “alto”; en
pruebas, mas del 95% de las veces, los robots reconocieron los gestos, esto
gracias a chips incorporados a su sistema. En forma escrita es de manera muy
común, mediante la incorporación de un teclado.
(img. 20). Robot desarrollado en Japon para atender necesidades de un
restaurant.
26
Los Robot de servicio
Para este caso se nombraran los que están al servicio domestico, espacial y
militar.
En la parte domestica encontramos los robots de limpieza; Miimo, el robot
jardinero de Honda es uno de ellos, La marca japonesa ha lanzado un nuevo
miembro robótico, Miimo de la imagen 21, una apuesta por los autómatas
modernos. Se trata de un cortacésped inteligente que ahorrará mucho tiempo y
esfuerzo a aquellos que tengan su propio jardín. Honda Miimo opera un sistema
de "corte continuo", por lo general siega sólo 2-3 mm de hierba a la vez, varias
veces a la semana. Corta con un patrón aleatorio, lo que significa menos
"estrés" a la hierba, un crecimiento más sano y una reducción del musgo y las
malas hierbas. A diferencia de una cortadora de césped tradicional, no es
necesario para recoger lo cortado, ya que los recortes que crea son tan
pequeños que se dispersan en el sistema de raíces del césped, para
descomponerse rápidamente y actuar como un fertilizante natural que mejora la
salud y la calidad de la hierba.
(img. 21). Miimo de Honda.
Existen también otros modelos y de distintas marcas que se encargan de ello; el
Scooba 230 y 390, son pertenecientes a estos, la Scooba 230 (imagen 22) debe
su pequeño tamaño a que está pensada para poder colarse en rincones muy
estrechos como detrás del lavabo o el inodoro. Además, su área máxima es de
13.9 metros cudrados, por lo que no llegará mucho más lejos de un baño o una
27
cocina. Esta pequeña friegasuelos funciona en tres etapas, primero inyecta
agua en los cepillos, después mueve estos para fregar el suelo, y por último
aspira el agua sucia a un depósito distinto.
(img. 22). Scooba 230
La papelera con Kinect que busca y captura tu basura, este invento de
utilidad casera fue desarrollada en Japon. La historia comienza con un modder
japonés que, inspirándose en un antiguo anuncio de caramelos Frisk, decide
crear una papelera capaz de moverse de manera inteligente para capturar la
basura que le lancemos de manera que nunca volvamos a errar el tiro, o
siquiera a preocuparnos por acertar. Y además de otros robots limpiadores, de
ventanas, paredes y pisos que están siendo estudiados.para un sello de
garantía en forma de seguridad. Hay otro invento como lo es el último ‘artista’
contratado por la cadena de hoteles Ibis para amenizar las noches de sus
clientes no es un pianista con pajarita ni un animador de piscina, es un robot al
que han enseñado a pintar nada más y nada menos que los sueños de las
personas que duermen en el hotel. El proyecto forma parte de una acción
promocional por la que los clientes de un reducido grupo de hoteles pueden
solicitar los servicios de este inusitado pintor, un robot industrial ABB de la
imagen 23 programado con 50.000 líneas de código y conectado remotamente
a un colchón dotado con 80 sensores. El colchón registra los movimientos de la
persona dormida, los sonidos y la temperatura corporal para interpretarlos en un
lienzo negro mediante pinceladas de cuatro colores distintos.
28
(img. 23). Robot ABB pinta sueños.
Para los robots militares; se desarrolla en general en los Estados Unidos, con
ellos se pretende evitar las bajas de personal en guerras internacionales. Todo
comienza en años atrás cuando se perdieron muchas vidas humanas en un
campo de batalla en afganistan, con la guerra contra Sadam Husein, al mandar
un robot controlado remota mente a una zona en reconocimiento; de allí en
adelante se desarrollaron los robots militares al servicio de los soldados.
Los más conocidos tenemos el ya mencionado TALON, creado por Foster-
Miller para uso militar, pero no sólo eso sino que también fue utilizado en la
zona cero del WTC en Nueva York para el rescate de sobrevivientes entre los
escombros. También ha sido utilizado en países como Bosnia y Afganistan para
la disposición de granadas y explosivos.
Pesando entre 40 y 65 kilogramos, la versatilidad del diseño del TALON es
inigualable, pudiendo ser utilizado en casi cualquier tipo de terreno, desde
zonas nevadas hasta el más inhóspito desierto, puede también utilizarse bajo el
agua hasta los 30 metros de profundidad. También puede subir y bajar
escaleras y transmitir video en blanco y negro, infrarrojo y visión nocturna.
El BigDog de la imagen 24, desarrollado por Boston Dynamics en conjunto
con Foster-Miller, la NASA Jet Propulsion Laboratory y el Harvard University
Concord Field Station en el 2005. Este robot de 91 cm de largo y 76 cm de alto
que pesa 110 kg es capaz de cruzar cualquier tipo de terreno a 6.4km/h y
puede cargar hasta 150kg en su parte superior. Su movimiento es controlado
29
por una computadora integrada que recibe sus órdenes a través de varios
sensores. También incluye un giroscopio láser y visión estereoscópica.
(img. 24). The BigDog
Dentro de la categoría de robots grandes se encuentra el XM1219 de la
imagen 25, que es una plataforma de movilidad basada en la plataforma MULE
(Multifunctional Utility, Logistics and Equipment). Cuenta con un armamento
integrado y de reconocimiento, vigilancia y un paquete de adquisición de
objetivos (RSTA) para apoyar a la infantería a localizar y destruir plataformas
enemigas todo esto remotamente operado por soldados.
(img. 25).
El All-Purpose Remote Transport System o ARTS es un vehículo desarrollado
por la Fuerza Aérea Estadounidense para ayudar a la disposición de explosivos
peligrosos. El ARTS (imagen 26), es básicamente una excavadora pero en
lugar de tener una pala para remover la tierra tiene dispositivos de eliminación
de minas anti-personales, un brazo mecánico y una herramienta para abrirse
por el agua. Este vehículo puede ser dirigido de manera remota hasta con una
distancia de 5 kilómetros. También puede detonar explosivos a distancia y su
peso es de aproximadamente 3.4 toneladas.
30
(img. 26). ARTS de guerra
Estos y muchos mas son los incluidos en la robótica de servicio militar,
algunos son voladores de reconocimiento y otros son de compañía para los
soldados asi como de defensa personal en caso de un ataque inesperado.
Por parte de los robots de servicio espaciales, se usan para el
reconocimiento de zonas no exploradas, asi como a misiones en las que un
hombre tiene prohibido ir.
La idea básica sobre Robots Espaciales como el presentado en la imagen 27,
consiste en utilizar Inteligencia Artificial para enseñar a los robots sobre lo que
deben hacer para comportarse de manera semejante a los exploradores
humanos. Estos Robots tienen como fin la exploración de la superficie de
planetas, incluso la Luna, y para ello que sean capaces de “pensar” por si
mismos sobre posibles obstáculos que puedan encontrar y que por supuesto
tengan la habilidad de recuperarse de eventos inesperados.
Otro de los conceptos en el diseño de Robots Espaciales es que puedan
emular, no solo el proceso de pensamiento y análisis de los humanos en
determinar las características del terreno, sino también la habilidad humana de
conducir un vehículo en tiempo real.
31
(img. 27). Robot de reconocimiento espacial
Los Robots industriales
Casi todas las asociaciones o federaciones nacionales e internacionales, tienen
su propia definición de robot aunque con evidentes analogías.
1. La de la Federación Internacional de Robótica (IFR), es: "Por robot
industrial de manipulación se entiende a una máquina de manipulación
automática, reprogramable y con tres o más ejes que pueden posicionar
y orientar materias, piezas, herramientas o dispositivos especiales para
la ejecución de trabajos diversos en las diferentes etapas de la
producción industrial, ya sea en una posición fija o en movimiento".
2. La definición de robot industrial de la I.S.O., proviene de la "Robotic
Industries Association (RIA) y es: "Manipulador multifuncional
reprogramable con varios grados de libertad, capaz de manipular
materias, piezas, herramientas o dispositivos especiales según
trayectorias variables programadas para realizar tareas diversas".
3. Para la Asociación Japonesa de Robótica Industrial (JIRA): Los robots
son "dispositivos capaces de moverse de modo flexible análogo al que
poseen los organismos vivos, con o sin funciones intelectuales,
permitiendo operaciones en respuesta a las órdenes humanas. Esta
32
definición es algo mas ambigua que las anteriores; en Japón el concepto
de robot es menos restrictivo que en otros países.
Como parte de la historia, George Devol fue el primero en aplicar patentes
robóticas en 1946(conocido en 1999). La primera empresa en producir un robot
fue Unimation, fundada por George Devol y Joseph F. Engelberger en 1956, y
se basa en las patentes originales de Devol. Unimation robots también se llama
transferencia de máquinas programables, ya que su principal uso fue en la
primera transferencia de objetos de un punto a otro, a menos de una docena de
pies o de manera aparte. Ellos utilizan los actuadores hidráulicos y fueron
programadas en conjunto de coordenadas, es decir, los ángulos de las distintas
articulaciones se almacenaron durante una fase de la enseñanza y
reproducción en funcionamiento. Scheinman, después de recibir una beca de
Unimation para desarrollar sus diseños, que se vende a los diseños que más
Unimation ha desarrollado con el apoyo de General Motors y, posteriormente,
comercializada como la máquina universal programable para ensamblaje
(PUMA). En 1973 KUKA Robótica construyó su primer robot, conocido como
FAMULUS, este es el primer robot articulado de seis ejes
electromecánicamente impulsada. Estos robots vienen dados por 3 ejes
principales, y tienen un componente importante el efector o pieza final, que es
con el cual realizan su función, bien sea gancho, agarradera, magnetismo, entre
otros. Y pueden ser móviles si se trasladan de un lugar a otro y fijos si son
inmóviles.
Tipos de robot según la configuración de sus ejes:
1. Robot polar o esférico (imagen 28); La primera y segunda articulación
son de ejes de rotación perpendiculares entre sí, la tercera es prismática;
así pues tenemos dos giros y un desplazamiento que permiten posicionar
un punto en el espacio mediante coordenadas polares.
33
(img. 28). Robot tipo polar
2. Robot Cilíndrico (imagen 29); Utiliza un giro en la base y dos
desplazamientos perpendiculares entre sí, para determinar la posición de
los puntos por medio de coordenadas cilíndricas. Se controla fácilmente
y es rápido, pero solo se usa para casos en que no haya obstáculos en
su zona de trabajo y el acceso a ella se haga horizontalmente.
(img. 29). Robot Cilindrico
3. Robot cartesiano (imagen 30); Sus tres articulaciones principales son
prismáticas, los ejes son ortogonales entre sí y los desplazamientos
sobre ellos dan las coordenadas cartesianas X, Y, Z, de los puntos de
trabajo. La estructura puede ser de tipo cantilever o en pórtico. Son
rápidos, muy precisos, de fácil control, amplia zona de trabajo y elevada
capacidad de carga, pero ocupan mucho espacio relativo y su elemento
terminal-herramienta no es especialmente orientable. Se usan en
aplicaciones que requieren movimientos lineales de alta precisión en
zonas de trabajo que sean fundamentalmente un plano o planos
paralelos.
34
(img. 30). Tipo Carteciano
4. Robot SCARA (imagen 31); Es un robot con dos articulaciones rotativas
y una perpendicular, con las dos rotaciones se controla la posición
respecto al plano X-Y y con la perpendicular la coordenada Z. Es rápido,
barato y preciso, pero solo tiene accesibilidad a zonas de trabajo que
estén en planos perpendiculares a su eje vertical. Se emplea
fundamentalmente en operaciones de ensamblado o inserción de
componentes electrónicos y en otros trabajos similares.
(img. 31). Tipo SCARA
5. Robot angular o antropomórfico (imagen 32); Se llama antropomórfico por que simula los movimientos de un brazo humano, el primer eje se corresponde con el cuerpo, el segundo con el brazo, el tercero con el
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antebrazo y el resto de con la muñeca-mano; la primera articulación se corresponde con el giro de la cintura, la segunda con el del hombro, la tercera con el del codo y el resto están en la muñeca. Este robot posee gran accesibilidad y maniobrabilidad, es rápido y ocupa poco espacio en relación al campo de trabajo que abarca. Debido a sus características es el modelo más versátil en aplicaciones y se ha impuesto a los demás, sobre todo en Células de Fabricación Flexible.
(img. 32). Tipo antropomórfico
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Conclusión
Para finalizar con el conocimiento planteado en la siguiente investigación, cabe destacar que aunque los robots son una invención moderna, estos cuerpos ya existían desde mucho antes, incluso desde antes de Cristo; no como tales, sino como seres artificiales. La robótica como ciencia que los estudia, es muy compleja no cualquiera puede ser el operador o manipulador de un robot, se necesita un conocimiento especial sobre ello, además de que los mismos son de un costo muy elevado y al momento de alguna avería no siempre pueden ser reparados.
Es interesante destacar el comportamiento de seres vivos llevados a partes robóticas, en su mayoría los robots son basados en movimientos de humanos, los cyborg, son la unión en un mismo ser de ambos seres, el artificial y el biológico; los zoomorfos incluyendo los androides, son la vista en artificial de lo natural, incluyendo los humanos por parte de los androides, y en la industria se aplica la misma sintonía, se imita el movimiento de un brazo humano, con mas precisión y seguridad a la hora de trabajar en una industria.
Una pregunta retorica, que se hacen muchos estudiosos y que es contestada por otros, es la de si ¿en algún momento los robots podrán remplazar a los humanos?; la respuesta que dan muchos científicos es que no, ya que el robot debe cumplir con ciertas reglas ya prestablecidas que fueron diseñadas por Asimov; además se dice de otros factores que contradicen esta pregunta, ya que el diseño, construcción, estudio, y producción, es realizada por humanos, cosa que un robot no podrá hacer por otro por muy avanzado que sea su sistema y su software, se dice también de otro factor, el del conocimiento, el cerebro humano es ilimitado en cuanto a capacidad de conocimiento, y la unidad de almacenamiento de un robot esta limitada por unidades en un disco duro; cosa que un robot no podrá modificar, así se dice que el humano no será remplazado al menos por mucho tiempo, y hasta que se consiga la forma de hacerlo.
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