Definicion

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.

Historia

La historia de la robótica ha estado unida a la construcción de “artefactos”, que trataban de materializar el deseo humano de crear seres semejantes a nosotros que nos descargasen del trabajo. El ingeniero español Leonardo Torres Quevedo (que construyó el primer mando a distancia para su torpedo automóvil mediante telegrafía sin hilodrecista automático, el primer transbordador aéreo y otros muchos ingenios) acuñó el término “automática” en relación con la teoría de la automatización de tareas tradicionalmente asociadas a los humanos.

Karel Capek, un escritor checo, acuño en 1921 el término Robot en su obra dramática “Rossum’s Universal Robots / R.U.R.”, a partir de la palabra checa Robbota, que significa servidumbre o trabajo forzado. El término robótica es acuñado por Isaac Asimov, definiendo a la ciencia que estudia a los robots. 

Asimov creó también las Tres Leyes de la Robótica. En la ciencia ficción el hombre ha imaginado a los robots visitando nuevos mundos, haciéndose con el poder, o simplemente aliviándonos de las laborescaseras. La Robótica ha alcanzado un nivel de madurez bastante elevado en los últimos tiempos, y cuenta con un correcto aparato teórico. Sin embargo, al intentar reproducir algunas tareas que para los humanos son muy sencillas, como andar, correr o coger un objeto sin romperlo, no se ha obtenido resultados satisfactorios, especialmente en el campo de la robótica autónoma. Sin embargo se espera que el continuo aumento de la potencia de los ordenadores y las investigaciones en inteligencia artificial, visión artificial, la robótica autónoma y otras ciencias paralelas nos permitan acercarnos un poco más cada vez a los milagros soñados por los primeros ingenieros y también a los peligros que nos adelanta la ciencia ficción.

Robotica industrial

La Robótica Industrial, en sí, es un gran ámbito de estudio, en este documento se presentan algunas generalidades sobre el tema, tales como definiciones básicas, características, partes que conforman un robot industrial y algunas aplicaciones. Además se da una breve introducción en cuanto a los modelos cinemáticos y dinámicos para un robot cualquiera, por lo tanto se tendrá un concepto básico para poder entrar al análisis y estudio completo sobre la Matemática del Robot.

En la actualidad los robots industriales han mejorado el tiempo de trabajo y calidad de algunos productos en las grandes fabricas, aun mas también han ayudado al hombre en algunas tareas que son de alto peligro, dejando el trabajo a un brazo mecánico.

Existen varios robots industriales en la actualidad con diferentes grados de liberta, fuerza, precisión etc. Tal vez para el lector le resulte nuevo el concepto de grados de libertad, pero esto simplemente indica el numero de movimientos posibles que puede ejecutar un robot.

Sin duda, hoy se puede afirmar que el desarrollo de las máquinas-herramientas ha sido sumamente acelerado. El concepto actual de robot industrial no se aplica a aquellas antiguas muñecas sino a lo que aquí aprenderemos es un robot industrial.

La primera de ellas surge de la diferencia conceptual entre el mercado japonés y el euro-americano de lo que es un robot y lo que es un manipulador. Así, mientras que para los japoneses un robot industrial es cualquier dispositivo mecánico dotado de articulaciones móviles destinado a la manipulación, el mercado occidental es más restrictivo, exigiendo una mayor complejidad, sobre todo en lo relativo al control. En segundo lugar, y centrándose ya en el concepto occidental, aunque existe una idea común acerca de lo que es un robot industrial,

Generaciones

• 1.ª Generación.

Manipuladores. Son sistemas mecánicos multifuncionales con un sencillo sistema de control, bien manual, de secuencia fija o de secuencia variable.

• 2.ª 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.

• 3.ª 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.

• 4.ª 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.

Arquitectura de un robot

Los distintos tipos de sensores que hemos visto y que se encargan de suministrar los datos de entrada y / o de realimentación del sistema.

La unidad de control que procesa la información que proporcionan los sensores y toma decisiones de acuerdo con dicha información. Por lo general se trata de la CPU (unidad central de proceso) de un ordenador. En la próxima unidad veremos cómo se programa el robot para darle órdenes.

Los actuadores que son los elementos que ejecutan las órdenes de la unidad de control. Pueden ser eléctricos, mecánicos, hidráulicos o neumáticos.

En un sistema de calefacción robotizado los actuadores pondrán en marcha o apagarán la caldera y abrirán o cerrarán las válvulas de los radiadores. En una fábrica, los actuadores dotarán de movimiento o detendrán los brazos mecánicos, cintas transportadoras, elementos de corte, etc.

Clasificación de los Robots

 



1.- Robots Play-back, los cuales regeneran una secuencia de instrucciones grabadas, como un robot utilizado en recubrimiento por spray o soldadura por arco. Estos robots comúnmente tienen un control de lazo abierto.





 



2.- Robots controlados por sensores, estos tienen un control en lazo cerrado de movimientos manipulados, y hacen decisiones basados en datos obtenidos por sensores.

3.- Robots controlados por visión, donde los robots pueden manipular un objeto al utilizar información desde un sistema de visión.

5.- Robots con inteligencia artificial, donde los robots utilizan las técnicas de inteligencia artificial para hacer sus propias decisiones y resolver problemas.

6.-Los robots médicos son, fundamentalmente, prótesis para disminuir dos físicos que se adaptan al cuerpo y están dotados de potentes sistemas de mando. Con ellos se logra igualar al cuerpo con precisión los movimientos y funciones de los órganos o extremidades que suplen.

7.-Los androides son robots que se parecen y actúan como seres humanos. Los robots de hoy en día vienen en todas las formas y tamaños, pero a excepción de los que aparecen en las ferias y espectáculos, no se parecen a las personas y por tanto no son androides. Actualmente, los androides reales sólo existen en la imaginación y en las películas de ficción.

8.- Los robots móviles.- Están provistos de patas, ruedas u orugas que los capacitan para desplazarse de acuerdo su programación. Elaboran la información que reciben a través de sus propios sistemas de sensores y se emplean en determinado tipo de instalaciones industriales, sobre todo para el transporte de mercancías en cadenas de producción y almacenes. 

La Asociación de Robots Japonesa (JIRA) ha clasificado a los robots dentro de seis clases sobre la base de su nivel de inteligencia:

1.- Dispositivos de manejo manual, controlados por una persona.

2.- Robots de secuencia arreglada.

3.- Robots de secuencia variable, donde un operador puede modificar la secuencia fácilmente.

4.- Robots regeneradores, donde el operador humano conduce el robot a través de la tarea.

5.- Robots de control numérico, donde el operador alimenta la programación del movimiento, hasta que se enseñe manualmente la tarea.

6.- Robots inteligentes, los cuales pueden entender e interactuar con cambios en el medio ambiente.

Los programas en el controlador del robot pueden ser agrupados de acuerdo al nivel de control que realizan.

1.- Sistemas guiados.

2.- Sistemas de programación de nivel-robot.

3.- Sistemas de programación de nivel-tarea.

El mercado de la Robotica

En 1995 funcionaban unos 700.000 robots en el mundo industrializado. Más de 500.000 se empleaban en Japón, unos 120.000 en Europa Occidental y unos 60.000 en Estados Unidos. Las ventas anuales para robots industriales han ido creciendo en Estados Unidos a razón de un 25% por año. 

La robótica es una tecnología con un futuro y también es una tecnología para el futuro. Si continúan las tendencias actuales, y si algunos de los estudios de investigación en laboratorio actualmente en curso se convierten finalmente en una tecnología factible, los robots del futuro serán cada vez más sofisticados  que los existentes, siendo unidades móviles con uno o más brazos, con capacidades de sensores múltiples, con la misma potencia de procesamiento de datos y de cálculo que los grandes computadores actuales, siendo capaces de responder a órdenes dadas con voz humana., de recibir instrucciones generales y traducirlas, utilizando inteligencia artificial, podrán ver, oír, palpar, aplicar una fuerza media con precisión a un objeto y desplazarse por sus propios medios. En resumen, los futuros robots tendrán muchos de los atributos de los seres humanos.

No se debe pensar que los robots llegarán a sustituir a los seres humanos, por el contrario, la robótica es una tecnología que sólo puede destinarse al beneficio de la humanidad.

Las máquinas automatizadas ayudarán cada vez más a los humanos en la fabricación de nuevos productos, el mantenimiento de las infraestructuras y el cuidado de hogares y empresas. Los robots podrán fabricar nuevas autopistas, construir estructuras de acero para edificios, limpiar conducciones subterráneas o cortar el césped. Ya existen prototipos que realizan todas esas tareas.