LA ROBOTICA DESDE EL AÑO 2000
¿Qué sucederá en el futuro, como
será nuestra vida?
Para responder la pregunta se analizará los
planteamientos que se tomaron en cuenta en el transcurso de los
últimos 12 años, es decir, desde 2003 hasta 2015,
para luego comparar lo que se pensaba con los avances reales en
la actualidad.
El trabajo comprende un resumen de los avances
tecnológicos dentro del campo de la
Robótica.
El trabajo se explicara en el siguiente
orden:
• Planteamientos Previos
• Avances en los últimos 12
años.
– Medicina
– Robótica Educativa
• Comparación de los Avances planteados y
los reales.
• Impacto de la Robótica en el
Empleo.
Método de
Investigación
Para la síntesis del trabajo se tomó una
metodología Explicativa, pues se explicara avances
tecnológicos en donde se ve involucrada la
robótica.
Desarrollo
A lo largo de la historia y el transcurso de los
años, han habido personas que han pensado en que
sucederá en el futuro, ¿Cómo será
nuestra vida?; sabiendo que los avances de la robótica
crecen a pasos gigantes, en pocos años se cree que
existirán alrededor de dos millones de robots personales
[1], [3], formaran parte de nuestra vida cotidiana e incluso
ayudarán en campos como la medicina, en la agropecuaria,
astro-física y muchas otras ramas.
Robots en un Mundo futuro.. Figura
1
Se podría decir que los robots ayudaran en los
ámbitos del hogar, pues existirán robots en cada
hogar, para limpieza, lavado, secado, pintado, entonces el
usuario solo tendría que darle un mantenimiento para que
continué su funcionamiento. Otro lugar de impacto de los
robots será en lugares como zoológicos, pues dada
la demanda habrá un robot para cada paseo guiado
programado. Dada la cantidad de robots, se tendrá varias
empresas que los fabriquen por lo que, podemos decir que cada
robot estará conectado como una red de comunicación
gigante, en el ámbito de la medicina los médicos
podrán realizar operaciones mediante sensores conectores a
robots con una mayor precisión, dando resultados
excepcionales. [1], [3].
En el campo de la astro-física la robótica
se utiliza para el control de la cúpula del observatorio,
pues se lo programa para que según la temperatura y el
altura del sol esta se abra o se cierre, y cumpla sus tareas
programadas de observación, donde el operador solo tiene
que realizar una revisión al día, y tomar los datos
recogidos para programar la observaciones del siguiente
día [2]. Figura 2.
Cúpula de un observatorio..
Figura 2
Avances en la Medicina. Figura
3
En el ámbito de la medicina se puede hablar de
los efectos que se tiene la existencia de minas como es en
Colombia que a causa de esto existen varias víctimas que
pierden sus miembros inferiores razón por la cual se ha
propuesto la re-ingeniería en prótesis inferior la
cual ayudara al usuario a poder recuperar su movimiento, dado que
esta es muy sensible al movimiento de la cadera del usuario,
cuyos experimentos se llevaron acabó en el Hospital
Militar Central (Bogotá) [4].
Umbral Auditivo.
Otro avance es en poder conocer el umbral
auditivo para lo cual se tomaron resultados con sujetos que no
habían dormido bien la noche anterior, a los cuales se los
sometió a pruebas de sonido para poder conocer el umbral
auditivo de una persona entre los 18 a 28 años de edad,
mediante el estudio de PEALM, además de un sintetizador
digital STIM de Neuroscan. [4],[10]
Efecto Neuro-protector de los Campos
Magnéticos de Frecuencia Extremadamente Baja en
Bio-modelos de Isquemia Cerebral.
Hoy en día la isquemia cerebral representa la
razón de mortalidad de aproximadamente el 80% en personas
de 65 años, la isquemia cerebral se da por la
disminución del flujo sanguíneo, oxígeno y
nutrientes al tejido cerebral, lo cual causa la muerte, sin
embargo si se logra normalizar la presión de
perfusión es recuperable, aquí es donde entran los
efectos del campo magnético, los cuales hacen las veces de
un protector que reduce el daño al tejido, disminuyendo su
inflamación y el edema producido por la enfermedad. Los
resultados del método práctico realizado en
pacientes que tiene dicha enfermedad han sido positivos llegando
a reducir el daño, de manera eficaz [4].
Desarrollo de Interfaz Hombre Maquina para
personas con Limitaciones Motores Visuales y de Habla.
Se trata de una interfaz de comunicación que
expresa lo que el paciente desea, inicialmente probado en
personas sanas para una corregido fallas ser probado en personas
que padecen dichas discapacidades, se empieza por la
adquisición de datos del paciente para luego ser enviada a
un giroscopio el cual es un sensor de cambios de velocidad que se
conecta hacia un computador por conexión USB,
también se utiliza un micro-controlador, para producir un
sensor inercial que internamente contiene un conversor
analógico-digital que se conectado a un PC mediante
conexión USB para establecer comunicación a
través de un software llamado firmware HID, en el
micro-controlador reside el programa que se encargará de
inter-actuar con las entradas y salidas de mismo, que conectado
al computador para mover el puntero del ratón y así
realizar una interfaz humana.[4]
Robótica Educativa.. Figura
4
La Robótica Educativa abarca temas
multidisciplinarios como lo son: la electrónica, la
informática, la mecánica y la física, entre
otros; se trata de utilizar la tecnología como herramienta
de aprendizaje, donde los maestros forman grupos de trabajo entre
sus alumnos y le dan un rol a cada uno como puede ser:
arquitecto, ensamblador, revisor, coordinador, expositor,
diseñador, controlador del tiempo. Una vez que se han
formado los grupos se les da un problema poco estructurado y se
les pide que planteen una solución, aquí es donde
empiezan a utilizar la herramientas tecnológicas y
aprender junto con ellas, no de ellas, esto hace que cada
integrante de una perspectiva de la posible solución, esto
hace que se involucren entre sí, lleguen a ver las cosas
de manera diferente, y tener un aprendizaje mucho más
vinculado al mundo real y así reflexionen del
porqué de sus acciones y de las soluciones que se
plantean. Se han recogido datos mediante el estudio hecho por
Sullivan y Benitti son puntos de partida para la Robótica
de Aprendizaje. En definitiva su propósito es apoyar
habilidades productivas, creativas, digitales y comunicativas de
los individuos para un mejor aprendizaje, dando resultados
positivos en los estudios realizados en escuelas y colegios, por
esta razón este método de aprendizaje será
de gran ayuda para las nuevas generaciones, porque de ellos
depende el futuro del mundo que conocemos. [5], [6], [7], [8],
[9], [16], [17], [19], [20].
La Robótica se ayudan de la
microelectrónica y la microinformática, para crear
así la inteligencia artificial, que trata de crear
maquinas que se parezca a un humano, es decir, realicen los
procesos de pensamiento, decisión, y cálculo como
si fuera un humano.
Un robot se encuentra regido por tres leyes
básicas, planteados por Isaac Asimov [11].
• Un robot no puede lastimar, ni permitir que sea
lastimado ningún ser humano. [11], [12]
• El robot debe obedecer a todas las órdenes
de los humanos, excepto las que contraigan la primera ley. [11],
[12]
• El robot debe auto protegerse, salvo que para
hacerlo entre en conflicto con la primera o segunda ley. [11],
[12]
Donde el robot estará encargado de realizar
acciones de manera repetitiva, autómata, con movimientos
variados y capaz de encostrarse en cualquier entorno que son las
características de un robot, [14], [18] aunque no se la
llegando a utilizar de manera más profunda en industrias,
debido al elevado costo, [13] aunque en futuro cercano esto
podría cambiar; su impacto en la medicina también
es muy alto, pues se incorporan sensores los cuales realizan la
acción del médico durante una operación que
requiere un alto grado de precisión. [13]
Que al incorporarle Inteligencia al robot, este puede
resolver problemas que tengan las características de
complejidad, uso de generalizadores, claridad de conocimiento y
facilidad de su extensión. [11]
Ejemplo de ello es el Robot Nao Figura 5, que mediante
programación puede reconocer y entablar una
conversación con un humano, Sin embargo, aún no se
logra fabricar el robot que tanto se busca [11], pues tiene un
sistema de control de grado complejo, el cual controla todas sus
articulaciones siendo su punto de inicio el uso de algoritmos de
control. [12], [13], [14], [18]
Robot Nao. Figura 5
A pesar que se planteó los posibles avances que
tendría la robótica en un intervalo de 100 a 500
años, es fácil darse cuenta de que no ha sido tan
exacto como se esperaba, pero no se puede descartar que
seguirá avanzando a pasos agigantados, solo han
transcurrido 12 años, y la Robótica en todos sus
campos de aplicación está en auge, como son;
medicina, educación, economía, ciencia, entre
otros. Esta no se detendrá, debido a que actualmente se
está implementado la Robótica Educativa (RE), la
cual da grandes expectativa a las nuevas generaciones de tener un
amplio conocimiento de la tecnología que tienen en sus
manos para ayudarle a crear nuevas maneras de dar solución
a problemas complejos, esta nueva generación será
quienes hagan realidad aquellas aspiraciones de un mundo
tecnológico donde existan aquellas ciudades tan avanzadas
que el impacto sobre nuestro planeta será cosa del
pasado.
Dado el avance tecnológico en todos los campos de
aplicación de la Robótica, ciudades grandes como
son Estados unidos, posiblemente su avance tenga un impacto sobre
los millones de inmigrantes que traspasan sus fronteras cada
año en busca de una mejor forma de vida, se reduzca sus
puestos de empleo con lo que lo más posible es que exista
una cantidad de desempleados grande, con lo cual estaría
obligados a regresar a sus países de origen, esto
sucederá de igual manera en otros países en auge,
en la actualidad esto ya sucede, por supuesto no de una manera
que genere un problema al que haya que darle una solución
inmediata pero no se puede evitar pensar que para el año
2060 habrá una crisis de empleo que se tendrá que
dar una solución. [3]
Maquinas en Industrias.. Figura
6
Las operaciones de ensamblaje con robots MOTOMAN agilizan el proceso y mejoran su eficacia y precisión.
El ensamblaje robotizado ofrece muchos beneficiosEn aplicaciones de ensamblaje automatizado los robots pueden estar equipados con tecnología de visión para posicionar, por ejemplo partes o componentes ubicados de manera desordenada. Los robots pueden realizar tareas de montaje tediosas y aburridas para dejar al personal de la fábrica hacer otros trabajos, mientras que al mismo tiempo se mejora la calidad.
Estudio sobre los lenguajes de programación para la robótica
A través de la historia el hombre a
soñado con seres capaces de realizar movimientos y hasta
comportarse parecido a animales y hasta
seres humanos; en el fondo el ser humano lo que piensa es
librarse de tareas indeseables, peligrosas o demasiados tediosas.
La primera vez que se hablo de estos seres utilizando el
término por el que es hoy mundialmente conocido, robot,
fue en 1923 por el escritor Karel Capek en su comedia
R.U.R..("Rossum`s Universal Robots"), palabra que proviene del
término checo robotnik que significa siervo.
Hoy la palabra robot tiene diferentes significados:
La del Robot Institute of América: "un manipulador multifuncional y
reprogramable, diseñado para mover materiales
piezas, herramientas o
dispositivos especiales, mediante movimientos programables y
variables que
permitan llevar a cabo diversas tareas".
La del Oxford English dictionary: "un aparato mecánico que
se parece y hace el trabajo de
un ser humano".
A mediados del J. de Vaucanson construyó
varias muñecas mecánicas de tamaño
humano que ejecutaban piezas de música
|
J. Jaquard invento su telar, que era una
máquina programable para la urdimbre
|
El inventor americano G.C Devol
desarrolló un dispositivo controlador que
podía registrar señales eléctricas
por medio magnéticos y reproducirlas para accionar
un máquina mecánica. La patente estadounidense
se emitió en 1952.
|
Trabajo de desarrollo con teleoperadores
(manipuladores de control remoto) para manejar materiales radiactivos. Patente de
Estados
Unidos emitidas para Goertz (1954) y Bergsland
(1958).
|
Una máquina prototipo de control numérico fue objetivo de demostración en el
Instituto Tecnológico de Massachusetts
después de varios años de desarrollo. Un lenguaje
de programación de piezas denominado APT
(Automatically Programmed Tooling) se desarrolló
posteriormente y se publicó en 1961.
|
El inventor británico C. W. Kenward
solicitó su patente para diseño de robot. Patente
británica emitida en 1957.
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G.C. Devol desarrolla diseños para
Transferencia de artículos programada. Patente
emitida en Estados
Unidos para el diseño en 1961.
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Se introdujo el primer robot comercial por
Planet Corporation. estaba controlado por interruptores
de fin de carrera.
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Se introdujo el primer robot
‘Unimate’’, basada en la transferencia
de articulaciones programada de Devol.
Utilizan los principios de control numérico para
el control de manipulador y era un robot de
transmisión hidráulica.
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Un robot Unimate se instaló en la Ford
Motors Company para atender una máquina de
fundición de troquel.
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Trallfa, una firma noruega, construyó e
instaló un robot de pintura por
pulverización.
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Un robot móvil llamado
‘Shakey’’ se desarrollo en SRI
(standford Research Institute), estaba provisto de una
diversidad de sensores así como una cámara
de visión y sensores táctiles y podía
desplazarse por el suelo.
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El ‘Standford Arm’’, un
pequeño brazo de robot de accionamiento
eléctrico, se desarrolló en la Standford
University.
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Se desarrolló en SRI el primer lenguaje de programación de robots del tipo de
computadora para la investigación con la
denominación WAVE. Fue seguido por el
lenguaje AL en 1974. Los dos lenguajes se
desarrollaron posteriormente en el
lenguaje VAL comercial para Unimation por
Víctor Scheinman y Bruce Simano.
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ASEA introdujo el robot Irb6 de accionamiento
completamente eléctrico.
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Kawasaki, bajo licencia de Unimation,
instaló un robot para soldadura por arco para estructuras de motocicletas.
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Cincinnati Milacron introdujo el robot T3 con
control por computadora.
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El robot ‘Sigma’’ de Olivetti
se utilizó en operaciones de montaje, una de las
primitivas aplicaciones de la robótica al montaje.
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Un dispositivo de Remopte Center Compliance
(RCC) para la inserción de piezas en la
línea de montaje se desarrolló en los
laboratorios Charles Stark Draper Labs en estados
Unidos.
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El robot T3 de Cincinnati Milacron se
adaptó y programó para realizar operaciones de taladro y
circulación de materiales en componentes de
aviones, bajo el patrocinio de Air Force ICAM (Integrated
Computer- Aided Manufacturing).
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Se introdujo el robot PUMA (Programmable
Universal Machine for Assambly) para tareas de montaje
por Unimation, basándose en diseños
obtenidos en un estudio de la General Motors.
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Desarrollo del robot tipo SCARA (Selective
Compliance Arm for Robotic Assambly) en la Universidad de Yamanashi en Japón para montaje. Varios robots
SCARA comerciales se introdujeron hacia 1981.
|
Un sistema robótico de
captación de recipientes fue objeto de
demostración en la Universidad de Rhode Island. Con el
empleo
de visión de máquina el sistema era capaz de captar piezas en
orientaciones aleatorias y posiciones fuera de un
recipiente.
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Se desarrolló en la Universidad de
Carnegie- Mellon un robot de impulsión directa.
Utilizaba motores
eléctricos situados en las articulaciones del manipula dor sin las
transmisiones mecánicas habituales empleadas en la
mayoría de los robots.
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IBM introdujo el robot RS-1 para montaje, basado
en varios años de desarrollo interno. Se trata de
un robot de estructura de caja que utiliza un brazo
constituido por tres dispositivos de deslizamiento
ortogonales. El lenguaje del robot AML, desarrollado por
IBM, se introdujo también para programar el robot
SR-1.
|
Informe emitido por la investigación en Westinghouse Corp.
bajo el patrocinio de National Science Foundation sobre
un sistema de montaje programable adaptable (APAS), un
proyecto piloto para una línea de
montaje automatizada flexible con el empleo
de robots.
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Robots 8. La operación típica de
estos sistemas permitía que se
desarrollaran programas de robots utilizando gráficos interactivos en una
computadora personal y luego se cargaban en el
robot.
|
Propiedades características de los robots
Versatilidad:
Potencialidad estructural de ejecutar tareas diversas y/o
ejecutar una misma tarea de forma diversa. Esto impone al robot
una estructura
mecánica de geometría
variable.
Autoadaptabilidad al entorno:
Significa que un robot debe, por sí solo, alcanzar su
objetivo(ejecutar su tarea) a pesar de las
perturbaciones imprevistas del entorno a lo largo de la
ejecución de su tarea. Esto supone que el robot sea
consciente de su entorno y que por lo tanto posea sentidos
artificiales.
Un robot operacional puede estar constituido por cuatro entidades
unidas entre sí(ver anexo no.4 Descripción de un robot en
funcionamiento):
Sistema mecánico articulado dotado de sus motores(eléctricos, hidráulicos o
neumáticos) que arrastran a las articulaciones del robot
mediante las transmisiones(cables, cintas, correas con muescas).
Para conocer en todo instante la posición de las
articulaciones se recurre a los captadores(codificadores
ópticos) que se denominan propioceptivos. Estos dan el
valor a las
articulaciones, que no es más que la configuración
o el estado del
robot.
El entorno es el universo en
que está sumergida la primera entidad. Si los robots
están sobre un puesto fijo se reduce al espacio alcanzable
por el robot. En él el robot puede encontrar
obstáculos que ha de evitar y objetos de interés, o
sea los objetos con los que tiene que actuar. Por todo esto
existe interacción entre la parte física y el entorno.
Mediante los captadores exteroceptivos(cámaras, detectores
de fuerzas, detectores de proximidad, captadores táctiles)
se toman informaciones sobre el entorno.
Las tareas a realizar es el trabajo que
se desea que haga el robot. La descripción de estas tareas se hace
mediante lenguajes que pueden ser a través de los gestos,
en el que se le enseña al robot lo que se debe hacer;
orales, se le habla; por escrito en el que se le escriben las
instrucciones en un lenguaje compatible con el robot.
El cerebro del robot
es el órgano de tratamiento de la información. Este puede ser desde un
autómata programable para los menos avanzados hasta un
miniordenor numérico o microprocesador
para los más avanzados. El cerebro, es el
que tiene el papel
principal, contiene en sus memorias:
Un modelo del
robot físico: las señales de excitación de
los accionadores y los desplazamientos que son consecuencia de
ellas.
Un modelo del
entorno: descripción de lo que se encuentra en el espacio
que puede alcanzar.
Programas:
permite comprender las tareas que se le pide que realice.
Algoritmos de
control.
