HISTORIA DE LA ROBOTICA

Por siglos el ser humano ha construido máquinas que imiten las partes del cuerpo humano. Los antiguos egipcios unieron brazos mecánicos a las estatuas de sus dioses. Estos brazos fueron operados por sacerdotes, quienes clamaban que el movimiento de estos era inspiración de sus dioses. Los griegos construyeron estatuas que operaban con sistemas hidráulicas, los cuales se utilizaban para fascinar a los adoradores de los templos.

Durante los siglos XVII y XVIII en Europa fueron construidos muñecos mecánicos muy ingeniosos que tenían algunas características de robots.

Jacques de Vauncansos construyó varios músicos de tamaño humano a mediados del siglo XVIII. Esencialmente se trataba de robots mecánicos diseñados para un propósito específico: la diversión.

En 1805, Henri Maillardert construyó una muñeca mecánica que era capaz de hacer dibujos. Una serie de levas se utilizaban como ‘ el programa ’ para el dispositivo en el proceso de escribir y dibujar. Éstas creaciones mecánicas de forma humana deben considerarse como inversiones aisladas que reflejan el genio de hombres que se anticiparon a su época. Hubo otras invenciones mecánicas durante la revolución industrial, creadas por mentes de igual genio, muchas de las cuales estaban dirigidas al sector de la producción textil. Entre ellas se puede citar la hiladora giratoria de Hargreaves (1770), la hiladora mecánica de Crompton (1779), el telar mecánico de Cartwright (1785), el telar de Jacquard (1801), y otros.

El desarrollo en la tecnología, donde se incluyen las poderosas computadoras electrónicas, los actuadores de control retroalimentados, transmisión de potencia a través de engranes, y la tecnología en sensores han contribuido a flexibilizar los mecanismos autómatas para desempeñar tareas dentro de la industria. Son varios los factores que intervienen para que se desarrollaran los primeros robots en la década de los 50’s. La investigación en inteligencia artificial desarrolló maneras de emular el procesamiento de información humana con computadoras electrónicas e inventó una variedad de mecanismos para probar sus teorías.

No obstante las limitaciones de las máquinas robóticas actuales, el concepto popular de un robot es que tiene una apariencia humana y que actúa como tal. Este concepto humanoide ha sido inspirado y estimulado por varias narraciones de ciencia ficción.

Una obra checoslovaca publicada en 1917 por Karel Kapek, denominada Rossum’s Universal Robots, dio lugar al término robot. La palabra checa ‘Robota’ significa servidumbre o trabajador forzado, y cuando se tradujo al ingles se convirtió en el término robot. Dicha narración se refiere a un brillante científico llamado Rossum y su hijo, quienes desarrollan una sustancia química que es similar al protoplasma. Utilizan ésta sustancia para fabricar robots, y sus planes consisten en que los robots sirvan a la clase humana de forma obediente para realizar todos los trabajos físicos. Rossum sigue realizando mejoras en el diseño de los robots, elimina órganos y otros elementos innecesarios, y finalmente desarrolla un ser ‘ perfecto ’. El argumento experimenta un giro desagradable cuando los robots perfectos comienzan a no cumplir con su papel de servidores y se rebelan contra sus dueños, destruyendo toda la vida humana.

Entre los escritores de ciencia ficción, Isaac Asimov contribuyó con varias narraciones relativas a robots, comenzó en 1939, a él se atribuye el acuñamiento del término Robótica. La imagen de robot que aparece en su obra es el de una máquina bien diseñada y con una seguridad garantizada que actúa de acuerdo con tres principios.

LEYES DE LA ROBOTICA

1. Un robot no puede hacer daño a un ser humano o, por inacción, permitir que un ser humano sufra daño.

2. Un robot debe obedecer las órdenes dadas por los seres humanos, excepto si estas órdenes entrasen en conflicto con la Primera Ley.

3. Un robot debe proteger su propia existencia en la medida en que esta protección no entre en conflicto con la Primera o la Segunda Ley.

LENGUAJES Y PROGRAMAS DE LA ROBOTICA

 Este documento pretende servir como una breve descripción de los distintos lenguajes que podemos encontrarnos en esta disciplina (la robótica) A continuación, mencionamos algunos de ellos:

    Lenguaje de comportamientos: Es un lenguaje de control basado en reglas y en tiempo real que compila controladores AFSM.

    Lenguaje robótico genérico o GRL: Se trata de un lenguaje de programación funcional para programar grandes sistemas de control modulares. Usa autómatas finitos como bloques básicos de construcción. Provee un rango de constructores más extenso para definir flujos de comunicación y restricciones de sincronización entre diferentes módulos que el lenguaje de comportamientos.

    Sistema de planificación de acción reactiva o RAPS: Se trata de otro lenguaje de programación que permite a los programadores especificar objetivos, planes asociados a los objetivos y las condiciones para que dichos planes tengan éxito. Provee facilidades para manejar los fallos inevitables que se producen con los sistemas robóticas reales.

    GOLOG: Se trata de un lenguaje que permite el razonamiento y el aprendizaje para un robot. Fue introducido por John McCarthy en 1963. Mezcla la resolución deliberativa de problemas (planificación) y la especificación directa de control reactivo. Los programas en este lenguaje están formulados en cálculo de situación, con la opción adicional de operadores de acción no deterministas.

    CES: Corresponde a las siglas de C++ for embedded system. Se trata de un lenguaje de programación que extiende C++ e integra probabilidades y aprendizaje. Los tipos de datos son distribuciones de probabilidad. Pero lo más destacable de este lenguaje es que hace posible “entrenar” el software de un robot con ejemplos.

    ALisp: Fue escrito por Bhaskara Marthi. Es una extensión del lenguaje LISP. Permite a los programadores especificar puntos de elección no deterministas de forma similar a los puntos de decisión de GOLOG. ALisp aprende inductivamente la acción correcta mediante aprendizaje por refuerzo.

TIPOS DE ROBOTS

Robot Unimate modelo PUMA.

Este robot presenta una configuración angular, tiene 3 grados de libertad en el cuerpo y brazo y 3 en la muñeca, dando un total de 6 grados de libertad

Su utilización principal en la celda de manufactura es para carga y descarga de materiales a las maquinas de control numérico.

Robot del sistema AS/RS

Este es un robot de configuración cartesiana, tiene 3 grados de libertad en el cuerpo y brazo (coorespondiente a los ejes X,Y,Z), y un grado de libertad rotacional en la muñeca.

Su utilización principal es para carga y descarga de pallets entre el almacén y el transportador.

Robot Mitsubishi modelo Movemaster.

Este robot presenta una configuración angular o de brazo articulado, presenta 3 grados de libertad en el cuerpo y brazo y 2 grados de libertad en la muñeca.

Tiene varios usos en la celda de manufactura, su función principal es para ensamble de piezas mecánicas y se utiliza también para carga y descarga de materiales a la estación de inspección por medición.

Robot Amatrol modelo Jupiter.

El robot modelo JUPITER tiene una configuración SCARA (no clásica),tiene 3 grados de libertad en el cuerpo y brazo y 1 grado de libertad rotacional en la muñeca.

La función principal de este tipo de robots es de ensamble de piezas electrónicas como ocurre en la celda de manufactura.

Otra característica de este robot es que cuenta con un sistema de gripper flexible que le permite cambiar de pinza o herramienta de una forma automática.

ARQUITECTURAS DE LOS ROBOTS

La arquitectura, 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 efector 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 determinaado 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 algunos robots industriales 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 deucir el espacio ocupado en el suelo.

Móviles.-

Son robots con grandes capacidades de desplazamiento, basadas en carros o plataformas y dotadas 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 ciencuentas, 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 fotoeléctr icamente, 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 cinemático 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 simu ltáneamente el equilibrio del robot .

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: caminadoress y no caminadores. El grupo de los robots zoomórficos no caminadores está muy poco evolu cionado. 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 interesante en el campo de la exploración espacial y en el estudio de los volcanes.

Híbridos.-

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, e s 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 r obots 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.