La Robótica es una ciencia
o rama de la tecnología,
que estudia el diseño
y construcción
de máquinas
capaces de desempeñar tareas realizadas por el ser humano o que requieren del
uso de inteligencia.
Las ciencias y tecnologías de las que deriva podrían ser: el álgebra,
los autómatas programables, las máquinas de estados, la mecánica
o la informática.
De forma general, la Robótica se
define como: El conjunto de conocimientos teóricos y prácticos que permiten
concebir, realizar y automatizar sistemas
basados en estructuras
mecánicas poli articuladas, dotados de un determinado grado de
"inteligencia" y destinados a la producción
industrial o al sustitución del hombre
en muy diversas tareas.
Un sistema Robótico se puede describirse, como "Aquel que es capaz de recibir información, de comprender su entorno a través del empleo de modelos, de formular y de ejecutar planes, y de controlar o supervisar su operación". La Robótica es esencialmente pluridisciplinaria y se apoya en gran medida en los progresos de la microelectrónica y de la informática, así como en los de nuevas disciplinas tales como el reconocimiento de patrones y de inteligencia artificial.
La historia de la Robótica ha estado unida a la construcción de "artefactos", muchas veces por obra de genios autodidactas 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 trasbordador aéreo y otros muchos ingenios) acuñó el término "automática" en relación con la teoría de la automatización de tareas tradicionalmente asociadas a los humanos.
Si algún autor ha influido sobre manera en la concepción del universo de los robots de ficción, éste ha sido sin duda alguna Isaac Asimos. Muchos otros, desde luego, han escrito sobre robots, pero ninguno ha relatado tan minuciosamente las actitudes y posibilidades de estas máquinas como lo ha hecho él.
Tanto es así, que el Oxford English
Dictionary reconoce a Asimos como inventor de la palabra "robótica"
y, aunque todos conocemos la facilidad de los anglófonos para inventar palabras
nuevas, no por ello tiene mucho mérito.
Cuando tenía 22 años, Asimos escribió su cuarto relato corto sobre robots. El círculo vicioso. En boca de unos de sus personajes planteó lo que consideraba axiomas básicos para el funcionamiento de un robot. Los llamó las Tres reglas fundamental de la robótica y dicen así:
- Ningún robot puede hacer daño a un ser humano, o permitir que se le haga daño por no actuar.
- Un robot debe obedecer las órdenes dadas por un ser humano, excepto si éstas órdenes entran en conflicto con la primera ley
- Un robot debe proteger su propia existencia en la medida en que está protección no sea incompatible con las leyes anteriores.
En definitiva, las famosas leyes de
Asimos son aplicables a un universo donde los robots son seres inteligentes,
pero quedan relegadas a una cartilla de parvulario al enfrentarse con la dura
realidad. Pero esto son sólo anécdotas.
ROBOT
Dar una definición concreta de robot
no es sencillo. Resulta tan complicado como intentar definir por ejemplo, la
diversión o el aburrimiento; se conoce si algo es divertido o aburrido, pero es
largo explicarlo con palabras.
Un Robot es un dispositivo
generalmente mecánico, que desempeña tareas automáticamente, ya sea de acuerdo
a supervisión humana directa, a través de un programa predefinido o siguiendo un conjunto de
reglas generales, utilizando técnicas de inteligencia artificial. Generalmente
estas tareas reemplazan, asemejan o extienden el trabajo humano, como ensamble en líneas de manufactura, manipulación de objetos pesados o
peligrosos, trabajo en el espacio, etc.
Un Robot también se puede definir
como una entidad hecha por el hombre con un cuerpo y una conexión de retroalimentación
inteligente entre el sentido y la acción (no bajo la acción directa del control
humano). Usualmente, la inteligencia es una computadora o un microcontrolador
ejecutando un programa. Sin embargo, se ha avanzado mucho en el campo de los
Robots con inteligencia alámbrica. Las acciones de este tipo de Robots son
generalmente llevadas a cabo por motores o actuadores que mueven extremidades o
impulsan al Robot.
La RIA (Robot Industries
Association) lo define así: un robot es un manipulador reprogramable y
multifuncional, diseñado para mover cargas, piezas, herramientas o dispositivos especiales, según
trayectorias variadas y programadas. En resumen se puede decir:
* Su característica fundamental es
poder manejar objetos (o sea, manupulador). Un robot se diseña con este fin,
teniendo en cuenta que ha de ser muy versátil a la hora de utilizar
herramientas y manejarlas.
* La segunda pecularidad que a
diferencia de otras máquinas automáticas es su capacidad para realizar trabajos
completamente diferentes adaptándose al medio, e incluso pudiendo tomar
decisiones. A eso es a lo que se refiere lo de multifuncional y reprogramable.
Los Web bots son conocidos como Robots, pero existen
solamente en código, y se mueven a través de páginas Web
obteniendo información. Tales entidades son normalmente llamadas agentes de software para ser distinguidos de un Robot que posee cuerpo.
Esta definición está muy abierta, ya
que hasta una secadora de cabello satisface este criterio. Por lo tanto, los
robotistas han extendido la definición añadiendo el criterio de que los Robots
deben ser entidades que lleven a cabo más de una acción. Por lo tanto, las
secadoras de cabello y entidades similares de una sola función son reducidas a
una Control de problemas.
Así mismo, el término Robot ha sido
utilizado como un término general que define a un hombre mecánico o autómata,
que imita a un animal ya sea real o imaginario, pero se ha venido aplicado a
muchas máquinas que reemplazan directamente a un humano o animal en el trabajo
o el juego. Esta definición podría implicar que un
Robot es una forma de biomimetismo.
MARCANDO DIFERECIA
Existe otra categoría de máquinas
llamadas Autómatas Programables muy relacionadas con el mundo de
los robots, pero que no pueden confundirse con ellos.
Un Autómata Programable es cualquier
máquina electrónica diseñada para controlar en tiempo
real un proceso. El autómata carece de inteligencia como tal y reacciona
exactamente igual ante sucesos iguales.
Es frecuente que un autómata forme
parte de un sistema robotizado, dedicándose a controlar las señales del proceso y dirigiendo las actuaciones
del brazo manipulador. Estos robots son completamente mecánicos en sus acciones
y, por supuesto, nada inteligentes.
CLASIFICACION DE LOS ROBOTS
Ningún autor se pone de acuerdo en
cuántos y cuáles son los tipos de robots y sus características esenciales. La
más común es la que continuación se presenta:
1ª Generación. Manipuladores.
Son sistemas mecánicos multifuncionales con un sencillo sistema de control,
bien manual, de secuencia fija o de secuencia
variable.
2ª Generación. Robots de
aprendizaje. Repiten una secuencia de movimientos de movimientos que ha
sido ejecutada previamene por un operador humano. El modo de hacerlo es a través
de un dispositivo mecánico. El operador realiza los movimientos requeridos
mientras el robot le sigue y los memoriza.
3ª Generación. Robots con control
sensorizado. El controlador es una computadora que ejecuta las órdenes de
un programa y las envía al manipulador para que realice los movimientos
necesarios.
4ª Generación. Robots
inteligentes. Son similares a los anteriores, pero además poseen sensores
que envían información a la computadora de control sobre el estado del proceso. Esto permite una toma
inteligente de decisiones y el control del proceso en tiempo real.
CLASIFICACION DE LOS ROBOTS SEGUN SU ARQUITECTURA
La arquitectura, es definida por el tipo de
configuración general del Robot, puede se metamórfica. El concepto de
metamorfismo, de reciente aparición, se ha introducido para incrementar la
flexibilidad funcional de un Robot a través del cambio de su configuración por el propio Robot.
El metamorfismo admite diversos niveles, desde los más elementales (cambio de
herramienta o de efecto terminal), hasta los más complejos como el cambio o
alteración de algunos de sus elementos o subsistemas estructurales.
Los dispositivos y mecanismos que
pueden agruparse bajo la denominación genérica del Robot, tal como se ha
indicado, son muy diversos y es por tanto difícil establecer una clasificación
coherente de los mismos que resista un análisis crítico y riguroso. La subdivisión de
los Robots, con base en su arquitectura, se hace en los siguientes grupos: Poliarticulados, Móviles,
Androides, Zoomórficos e Híbridos.
Poliarticulados
Bajo este grupo están los Robots de muy diversa forma y
configuración cuya característica común es la de ser básicamente sedentarios
(aunque excepcionalmente pueden ser guiados para efectuar desplazamientos
limitados) y estar estructurados para mover sus elementos terminales en un
determinado espacio de trabajo según uno o más sistemas de coordenadas y con un
número limitado de grados de libertad". En este grupo se encuentran los
manipuladores, los Robots industriales, los Robots cartesianos y se emplean
cuando es preciso abarcar una zona de trabajo relativamente amplia o alargada,
actuar sobre objetos con un plano de simetría vertical o reducir el espacio
ocupado en el suelo.
Robot
industrial
Moviles
Son Robots con grandes capacidad de
desplazamiento, basados en carros o plataformas y dotados de un sistema
locomotor de tipo rodante. Siguen su camino por telemando o guiándose por la
información recibida de su entorno a través de sus sensores. Las tortugas
motorizadas diseñadas en los años cincuentas, fueron las precursoras y
sirvieron de base a los estudios sobre inteligencia artificial desarrollados
entre 1965 y 1973 en la Universidad de Stranford.
Estos Robots aseguran el transporte de piezas de un punto a otro de una cadena de fabricación. Guiados mediante pistas materializadas a través de la radiación electromagnética de circuitos empotrados en el suelo, o a través de bandas detectadas fotoeléctricamente, pueden incluso llegar a sortear obstáculos y están dotados de un nivel relativamente elevado de inteligencia.
Estos Robots aseguran el transporte de piezas de un punto a otro de una cadena de fabricación. Guiados mediante pistas materializadas a través de la radiación electromagnética de circuitos empotrados en el suelo, o a través de bandas detectadas fotoeléctricamente, pueden incluso llegar a sortear obstáculos y están dotados de un nivel relativamente elevado de inteligencia.
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.
Son Robots que intentan reproducir total o parcialmente la forma y el comportamiento cinemática del ser humano. Actualmente los androides son todavía dispositivos muy poco evolucionados y sin utilidad práctica, y destinados, fundamentalmente, al estudio y experimentación.
Uno de los aspectos más complejos de
estos Robots, y sobre el que se centra la mayoría de los trabajos, es el de la
locomoción bípeda. En este caso, el principal problema es controlar dinámica y coordinadamente en el tiempo real el
proceso y mantener simultáneamente el equilibrio del Robot.
Zoomorficos
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.
Los Robots zoomórficos, que considerados en sentido no restrictivo podrían incluir también a los androides, constituyen una clase caracterizada principalmente por sus sistemas de locomoción que imitan a los diversos seres vivos.
A pesar de la disparidad morfológica
de sus posibles sistemas de locomoción es conveniente agrupar a los Robots
zoomórficos en dos categorías principales: caminadores y no caminadores. El
grupo de los Robots zoomórficos no caminadores está muy poco evolucionado. Cabe
destacar, entre otros, los experimentados efectuados en Japón basados en segmentos cilíndricos biselados
acoplados axialmente entre sí y dotados de un movimiento relativo de rotación.
En cambio, los Robots zoomórficos caminadores multípedos son muy numeroso y
están siendo experimentados en diversos laboratorios con vistas al desarrollo
posterior de verdaderos vehículos terrenos, piloteando o autónomos, capaces de
evolucionar en superficies muy accidentadas. Las aplicaciones de estos Robots
serán interesantes en el campo de la exploración espacial y en el estudio de
los volcanes.
Microbot con ruedas tipo tanque
Hibridos
Estos Robots corresponden a aquellos de difícil clasificación cuya estructura se sitúa en combinación con alguna de las anteriores ya expuestas, bien sea por conjunción o por yuxtaposición. Por ejemplo, un dispositivo segmentado articulado y con ruedas, es al mismo tiempo uno de los atributos de los Robots móviles y de los Robots zoomórficos.
De igual forma pueden considerarse
híbridos algunos Robots formados por la yuxtaposición de un cuerpo formado por
un carro móvil y de un brazo semejante al de los Robots industriales.
En parecida situación se encuentran
algunos Robots antropomorfos y que no pueden clasificarse ni como móviles ni
como androides, tal es el caso de los Robots personales.
Las características con las que se
clasifican principalmente
- Propósito o función
- Sistema de coordenadas empleado
- Número de grados de libertad del efecto formal
- Generación del sistema control.
Clasificación basada en su
propósito o función:
a) Industriales
b) Personales/ Educativos
c) Militares--vehículos autónomos
Los elementos que constituyen un
Robot industrial son:
1) Efectores finales Brazos
manipuladores Controladores Sensores Fuentes de poder.
2) Clasificación de los Robots
basados en las generaciones de sistemas de control.
La primera generación: El sistema de control usado en la primera generación de
Robots esta basado en la "paradas fijas" mecánicamente. Esta
estrategia es conocida como control de lazo abierto o control "bang
bang". Podemos considerar como ejemplo esta primera etapa aquellos
mecanismos de relojería que permiten mover a las cajas musicales o a los juguetes de cuerda. Este tipo de control es muy
similar al ciclo de control que tienen algunos lavadores de ciclo fijo y son
equivalentes en principio al autómata escribiente de HM Son útiles para las
aplicaciones industriales de tomar y colocar pero están limitados a un número
pequeño de movimientos.
La segunda generación: utiliza una
estructura de control de ciclo abierto, pero en lugar de utilizar interruptores
y botones mecánicos utiliza una secuencia numérica de control de movimientos
almacenados en un disco o cinta magnética. El programa de control entra
mediante la elección de secuencias de movimiento en una caja de botones o a
través de palancas de control con los que se "camina", la secuencia
deseada de movimientos. El mayor número de aplicaciones en
los que se utilizan los Robots de esta generación son de la industria
automotriz, en soldadura, pintado con "spray". Este
tipo de Robots constituyen la clase más grande de Robots industriales en EU.,
incluso algunos autores sugieren que cerca del 90 % de los Robots industriales
en EU pertenecen a esta 2ª generación de control.
La tercera generación de Robots:
utiliza las computadoras para su estrategia de control y tiene algún conocimiento del ambiente local a través del uso
de sensores, los cuales miden el ambiente y modifican su estrategia de control,
con esta generación se inicia la era de los Robots inteligentes y aparecen los
lenguajes de programación para escribir los programas de control. La estrategia de control
utilizada se denomina de "ciclo cerrado"
La cuarta generación de Robots: ya los califica de inteligentes con más y mejores extensiones sensoriales, para comprender sus acciones y el mundo que los rodea. Incorpora un concepto de "modelo del mundo" de su propia conducta y del ambiente en el que operan.
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.
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.
ROBOTS DE ULTMIA GENERACION
La empresa Sega Toys Ltd. anunció que presentará el
1 de abril un perro Robot, mucho más barato que el de Sony Corp. El Robot de
Sega se llamará Poo-Chi y será menos complejo que el AIBO de Sony. Por otra
parte, costará el equivalente a 28 dólares mientras que el precio del AIBO era de 2.500 dólares.
Poo-Chi tiene menos capacidad de aprendizaje y menos sensibilidad. Pero responde a
la luz, al tacto y el sonido. Un visor colocado en el lugar en que
estarían los ojos de un perro verdadero muestra formas diferentes para indicar
"estados de ánimo". El "perrito" mide 17 centímetros y pesa
365 gramos, y es alimentado por baterías. Sega espera vender en un año en Japón
un millón de unidades.
Como precedente, los 5.000 AIBO que
fabricó Sony, a pesar de su precio, se vendieron en cuestión de días. Sony hizo
10.000 más y los vendió durante un "programa de adopción" de una semana en noviembre.
Actualmente contamos con Robots
especializados en Televigilancia, Robot que muestran el camino (en museos
grandes empresas, etc.) a invidentes y/o cualquier tipo de personas, también
posemos una versión de Robot que lee la escritura.
Pero la empresa se dedica también al
diseño a medida según las necesidades oportunas de los clientes (mascotas futuristas, por ejemplo
juguetes, diseño de Puertas Inteligentes, etc.).
ETICA DE ROBOTS
La preocupación de que los Robots
puedan desplazar o competir con los humanos es muy común. En su serie Yo,
Robot, Isaac Asimov creó las Tres leyes de la Robótica
(que más tarde fueron cuatro) en un intento literario por controlar la competencia entre Robots y humanos. Las leyes o
reglas que pudieran o debieran ser aplicadas a los Robots u otros "entes
autónomos" en cooperación o competencia con humanos han estimulado las
investigaciones macroeconómicas de este tipo de competencia, notablemente
construido por Alessandro Acquisti basándose en un trabajo anterior de John von
Neumann.
Actualmente, no es posible aplicar
las leyes de Asimov, dado que los Robots aun tienen una capacidad muy limitada
para comprender su significado, evaluar las situaciones de riesgo tanto para los humanos como para ellos
mismos o resolver los conflictos que se podrían dar entre leyes.
PROYECTO AUTOMATA ABIERTO
El propósito de este proyecto es desarrollar software
modulare y componentes electrónicos, desde los cuales sea posible ensamblar un
Robot móvil basado en una computadora personal que pueda ser utilizado en ambientes de
casas u oficinas. Todo el código fuente es distribuido bajos los términos de la
Licencia Pública General (GNU).
Los Robots son usados hoy en día
para llevar a cabo tareas sucias, peligrosas, difíciles, repetitivas o
embotadas para los humanos. Esto usualmente toma la forma de un Robot
industrial usado en las líneas de producción.
Otras aplicaciones incluyen la
limpieza de residuos tóxicos, exploración espacial, minería, búsqueda y rescate de personas y
localización de minas terrestres. La manufactura continúa siendo el principal
mercado donde los Robots son utilizados. En particular, Robots articulados
(similares en capacidad de movimiento a un brazo humano) son los más usados
comúnmente. Las aplicaciones incluyen soldado, pintado y carga de maquinaria.
La Industria automotriz ha tomado
gran ventaja de esta nueva tecnología donde los Robots han sido programados
para reemplazar el trabajo de los humanos en muchas tareas repetitivas. Existe
una gran esperanza, especialmente en Japón, de que el cuidado del hogar para la
población de edad avanzada pueda ser llevado a cabo por Robots.
Recientemente, se ha logrado un gran
avance en los Robots dedicados a la medicina, con dos compañías en particular,
Computer Motion e Intuitive Surgical, que han recibido la aprobación
regulatoria en América del Norte, Europa y Asia para que sus Robots sean utilizados en procedimientos de cirugía invasiva mínima. La
automatización de laboratorios también es un área en crecimiento. Aquí, los
Robots son utilizados para transportar muestras biológicas o químicas entre
instrumentos tales como incubadoras, manejadores de líquidos y lectores.
Otros lugares donde los Robots están
reemplazando a los humanos son la exploración del fondo oceánico y exploración
espacial. Para esas tareas, Robots de tipo artrópodo son generalmente
utilizados. Mark W. Tilden del Laboratorio Nacional de los Álamos se
especializa en Robots económicos de piernas dobladas pero no empalmadas,
mientras que otros buscan crear la réplica de las piernas totalmente empalmadas
de los cangrejos.
Robots alados experimentales y otros
ejemplos que explotan el biomimetismo también están en fases previas. Se espera
que los así llamados "nanomotores" y "cables inteligentes"
simplifiquen drásticamente el poder de locomoción, mientras que la
estabilización en vuelo parece haber sido mejorada substancialmente por
giroscopios extremadamente pequeños. Un impulsor muy significante de este tipo
de trabajo es el desarrollar equipos de espionaje militar.
También, la popularidad de series de
televisión como "Robot Wars" y
"Battlebots", de batallas estilo sumo entre Robots, el éxito de las
Bomba Inteligente y UCAVs en los conflictos armados, los comedores de pasto
"gastrobots" en Florida, y la creación de un Robot comedor de
lingotes en Inglaterra, sugieren que el miedo a las formas de
vía artificial haciendo daño, o la competencia con la vida salvaje, no es una
ilusión.
Dean Kamen, fundador de FIRST, y de
la Sociedad Americana de Ingenieros Mecánicos (ASME), ha creado una Competencia
Robótica multinacional que reúne a profesionales y jóvenes para resolver un
problema de diseño de ingeniería de una manera competitiva. En 2003
contó a más de 20,000 estudiantes en más de 800 equipos en 24 competencias. Los equipos vienes de Canadá, Brasil, Reino Unido, y EEUU. A diferencia de las
competencias de los Robots de lucha sumo que tienen lugar regularmente en
algunos lugares, o las competencias de "Battlebots " transmitidas por
televisión, estas competencias incluyen la
creación de un Robot.
