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Qué son los robots

Características de los robots
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¿Qué son los robots?

Un robot es una entidad mecánica virtual o artificial. En la práctica, se trata de un sistema electromecánico que, por su apariencia o por sus movimientos, ofrece la sensación de tener un propósito propio. La independencia creada en sus movimientos hace que sus acciones sean motivo de un estudio razonable y profundo en el área de la ciencia y la tecnología. El robot puede ser un mecanismo electromecánico físico o un sistema de software virtual. Ambos acuerdan proporcionar la sensación de tener la capacidad de pensar o resolver, aunque en realidad se limitan a ejecutar órdenes dictadas por personas.

Historia de los robots

En el siglo IV a.C., el matemático griego Arquitas de Taranto construyó un pájaro mecánico que trabajaba con vapor y lo llamó “La Paloma”. También el ingeniero Garza de Alejandría (10-70 d.C.) creó varios dispositivos automáticos que los usuarios podían modificar, y describió máquinas alimentadas por aire, vapor y agua a presión.6 Por su parte, el erudito chino Su Sung levantó una torre del reloj en 1088 con figuras mecánicas que daban los golpes de las horas.7

Al-Jazari (1136-1206), inventor musulmán de la dinastía artuqí, diseñó y construyó una serie de máquinas automáticas, entre ellas utensilios de cocina, autómatas musicales que funcionaban con agua, y en 1206 los primeros robots humanoides programables. Las máquinas tenían la apariencia de cuatro músicos a bordo de un barco en un lago, entreteniendo a los invitados en las fiestas reales. Su mecanismo contenía un tambor programable con clavijas que chocaban con pequeñas palancas que accionaban instrumentos de percusión. Los ritmos y patrones tocados por el baterista se pueden cambiar moviendo los pines. El artesano japonés Hisashige Tanaka (1799-1881), conocido como el “Edison japonés”, creó una serie de juguetes mecánicos extremadamente complejos, algunos de los cuales servían té, flechas extraídas de un carcaj e incluso dibujaban un kanji (caracteres utilizados en la escritura japonesa).8

Por otro lado, a partir del uso generalizado de la tecnología en los procesos de producción con la Revolución Industrial, se intentó la construcción de dispositivos automáticos que ayudaran o reemplazaran al hombre. Entre ellos estaban los Jaquemarts, muñecas de dos o más posiciones que golpeaban las campanas operadas por movimientos de relojes chinos y japoneses. Se utilizaron robots equipados con una sola rueda para realizar investigaciones sobre el comportamiento, la navegación y la planificación de rutas. Cuando estaban listos para intentarlo de nuevo con los robots andantes, comenzaron con pequeños hexápodos y otros tipos de robots de varias patas. Estos robots imitaban a los insectos y artrópodos en función y forma. Como se ha mencionado anteriormente, la tendencia es hacia tipos de cuerpo que ofrecen una gran flexibilidad y han demostrado ser adaptables a cualquier entorno. Con más de cuatro patas, estos robots son estáticamente estables, lo que facilita el trabajo con ellos. Recientemente, ha habido avances en robots con locomoción bípeda.

En el sentido común de un autómata, el robot más grande del mundo tendría que ser el Maeslantkering, una barrera contra tormentas del Plan Delta construido en los Países Bajos en los años 90, que se cierra automáticamente cuando es necesario. Sin embargo, esta estructura no cumple con los requisitos de movilidad o generalidad. En 2002, Honda y Sony comenzaron a vender comercialmente robots humanoides como “mascotas”. Sin embargo, los robots en forma de cachorro y de serpiente se encuentran en una etapa de producción muy amplia; el ejemplo más notable fue el Aibo de Sony.

Tipos de robots

Androides:

Estos robots son los que tienden a actuar y a parecerse a los seres humanos. Buscan imitar parcial o totalmente el camino de un ser humano; se utilizan para la experimentación y el estudio, ya que no están suficientemente desarrollados.

Teléfonos móviles:

Según la programación que tengan, se mueven con ruedas, sensores o patas.

Industrial:

Se utilizan de forma mecánica y/o electrónica. Su objetivo es manipular objetos para su fabricación de forma automática.

Doctores:

Funcionan como prótesis o sustitutos de órganos o miembros del cuerpo humano para realizar su función. Además, hay robots programados para realizar ciertas intervenciones quirúrgicas.

Teleoperadores:

Estos robots son controlados remotamente por un operador humano. Estos dispositivos se utilizan en situaciones extremas, como la desactivación de una bomba o la manipulación de residuos tóxicos.

Zoomórfico:

Estos robots son los que tienden a actuar y a parecerse a los animales. Se pueden dividir en caminantes y no caminantes, estos últimos están menos desarrollados que los caminantes; son útiles para la exploración volcánica y espacial.

Características de los robots

Características de los robots

Movimiento:

Sistema de coordenadas en el que se moverá el robot.

  1. Cartesiano
  2. Cilíndrico
  3. Polar

Energía:

Un robot debe tener una fuente de energía para poder convertirla en trabajo cada vez que hace un movimiento.

Grados de libertad:

Se utilizan para conocer la posición de cada actuador y pivote del robot para que el efector esté en posición de realizar la tarea programada.

Recopilación de información:

Se refiere a los sensores que proporcionarán al robot la información necesaria para realizar la actividad para la que fue diseñado.

Autonomía:

La forma en que un robot realiza una actividad es compleja. Si esto tiene algún dinamismo es mayor, por eso una de las ramas de la robótica es la inteligencia artificial (IA) muy importante.

Clasificación de los robots

Robots inteligentes:

Son sistemas mecánicos multifuncionales controlados por ordenador. Son capaces de tomar decisiones en tiempo real e interactuar con su entorno a través de sensores. Actualmente, se dedican grandes esfuerzos al desarrollo de este tipo de robots.

Robots con control por ordenador:

Son similares a los robots inteligentes, sin embargo, no pueden interactuar con el entorno. Si estos robots están equipados con sensores y software adecuado, se transformarán en robots inteligentes.

Robots que aprenden:

Se limitan a repetir una secesión de movimientos, realizados con la intervención de un operador.

Manipuladores:

Son sistemas mecánicos multifuncionales, cuyo sistema de control sensible permite controlar el movimiento de sus miembros de las siguientes maneras:

Manual:

Cuando el operador controla directamente los movimientos

Secuencia variable:

Cuándo se pueden modificar algunas de las características del ciclo de trabajo.

Características de los robots

Usos de los robots en la actualidad

Hoy en día, los robots comerciales e industriales son ampliamente utilizados y realizan tareas con mayor precisión o menor costo que los humanos. También se utilizan en trabajos que son muy sucios, peligrosos o tediosos para los seres humanos. Los robots son ampliamente utilizados en fábricas, fábricas de ensamblaje y embalaje, transporte, exploración de la tierra y el espacio, cirugía, armamento, investigación de laboratorio y producción masiva de bienes industriales o de consumo.

Los robots se utilizan en una variedad de aplicaciones, desde tortugas robóticas en las aulas hasta robots de soldadura en la industria automotriz y brazos teledirigidos en transbordadores espaciales. Cada robot tiene sus propios problemas y soluciones. Aunque muchas personas consideran que la automatización de procesos a través de robots está en sus inicios, es un hecho innegable que la introducción de la tecnología robótica en la industria ya ha tenido un gran impacto. En este sentido, la industria automotriz juega un papel muy importante.

Industria:

Los robots se utilizan en una variedad de procesos industriales, tales como soldadura por puntos y soldadura por arco, pinturas en aerosol, transporte de materiales, molienda de materiales, moldeo en la industria del plástico, máquinas herramienta y otros.

Aplicación de transferencia de material:

Las aplicaciones de transferencia de material se definen como operaciones en las que el propósito principal es mover una pieza de una posición a otra. Generalmente se consideran entre las operaciones más simples o directas que realizan los robots. Las aplicaciones a menudo requieren un robot poco sofisticado, y los requisitos de enclavamiento con otros equipos suelen ser sencillos.

Hay tres casos que caen dentro de esta categoría de aplicación:

  1. Máquinas de carga/descarga: El robot carga una pieza en bruto en el proceso y descarga una pieza acabada. Un ejemplo de este caso es un mecanizado.
  2. Carga de la máquina: El robot debe cargar la pieza en bruto de los materiales en las máquinas, pero la pieza se extrae por otros medios. En una operación de prensado, el robot puede programarse para cargar chapas de metal en la prensa, pero las piezas acabadas pueden caer de la prensa por gravedad.
  3. Descarga de la máquina: La máquina produce piezas terminadas a partir de materias primas que se cargan directamente en la máquina sin la ayuda de robots. El robot descarga la pieza de la máquina. Ejemplos de esta categoría incluyen aplicaciones de fundición y moldeo de plástico. La mejor tipificación de la aplicación es una célula de trabajo con el robot en el centro que consiste en la máquina de producción, el robot y alguna forma de entrega de piezas.

Operaciones de tratamiento:

Además de las aplicaciones de manipulación de piezas, existe una gran variedad de aplicaciones en las que el robot realiza realmente trabajos en las piezas. Este trabajo casi siempre requiere que el efector final del robot sea una herramienta y no una pinza. Por lo tanto, el uso de una herramienta para realizar el trabajo es una característica diferente de este grupo de aplicaciones. El tipo de herramienta depende de la operación de tratamiento realizada.

  1. Soldadura por puntos: Como el término sugiere, la soldadura por puntos es un proceso en el que dos partes metálicas se sueldan en puntos localizados pasando una gran corriente eléctrica a través de las partes donde se realiza la soldadura.
  2. Soldadura por arco continuo: La soldadura por arco es un proceso de soldadura continua, a diferencia de la soldadura por puntos, que puede denominarse un proceso por lotes. La soldadura por arco continuo se utiliza para obtener uniones soldadas largas o grandes en las que a menudo se requiere un sellado hermético entre las dos partes metálicas que se van a unir. El proceso utiliza un electrodo en forma de barra o alambre metálico para proporcionar una alta corriente eléctrica de 100 a 300 amperios.
  3. Recubrimiento con spray: La mayoría de los productos hechos de materiales metálicos requieren algún tipo de acabado de pintura antes de ser entregados al cliente. La tecnología para aplicar estos acabados varía en complejidad, desde simples métodos manuales hasta técnicas automáticas altamente sofisticadas.

Los métodos de revestimiento por flujo de inmersión se consideran generalmente métodos de aplicación de pintura al producto de baja tecnología. La inmersión simplemente requiere sumergir la pieza o el producto en un tanque de tinta líquida.

Laboratorios:

Los robots están encontrando un gran número de aplicaciones en los laboratorios. Realizar tareas repetitivas de manera efectiva, como colocar tubos de ensayo dentro de los instrumentos de medición. En esta etapa de su desarrollo, los robots se utilizan para realizar procedimientos manuales automatizados. Un sistema típico de preparación de muestras consiste en un robot y una estación de laboratorio, que contiene básculas, dispensarios, centrífugas, paquetes de tubos de ensayo, etc. Las muestras son movidas desde la estación de laboratorio por el robot bajo el control de los procedimientos de un programa.

Los fabricantes de estos sistemas mencionan que tienen tres ventajas sobre la operación manual: aumentan la productividad, mejoran el control de calidad y reducen la exposición humana a químicos dañinos. Las aplicaciones posteriores incluyen la medición del pH, la viscosidad y el porcentaje de sólidos en polímeros, la preparación de plasma humano para las muestras a examinar, el calor, el flujo, el peso y la disolución de muestras para presentaciones espectrales.

Manipuladores cinemáticos:

La tecnología robótica encontró su primera aplicación en la industria nuclear con el desarrollo de telemarketers para el manejo de material radiactivo. Los robots más recientes se utilizaron para la soldadura por control remoto y la inspección de tubos en áreas de alta radiación. El accidente de la central nuclear de Three Mile Island en Pensilvania en 1979 estimuló el desarrollo y la aplicación de robots en la industria nuclear. El reactor número 2 (TMI-2) se ha enfriado, causando la destrucción de la mayor parte del reactor, dejando grandes áreas del reactor contaminadas, inaccesibles para los humanos. Debido a los altos niveles de radiación, las tareas de limpieza sólo eran posibles por medios remotos. Para ello se utilizaron varios robots y vehículos teledirigidos en lugares donde se produjo una catástrofe de este tipo. Esta clase de robots está equipada principalmente con sofisticados equipos para detectar niveles de radiación, cámaras e incluso llevar un mini laboratorio para realizar pruebas.

Agricultura:

Para muchos, la idea de tener un granjero robótico es ciencia ficción, pero la realidad es muy diferente; o eso le parece al Instituto Australiano de Investigación, que ha invertido mucho tiempo y dinero en el desarrollo de tales robots. Entre sus proyectos se encuentra una máquina que corta las ovejas. La trayectoria del cortador en el cuerpo de la oveja se planifica con un modelo geométrico de la oveja. Para compensar el tamaño de la oveja y el modelo real, dispone de un conjunto de sensores que registran la información de la respiración del animal y su tamaño, se envía a un ordenador que realiza la compensación necesaria y modifica la trayectoria de la cortadora en tiempo real.

Debido a la escasez de trabajadores en los lugares de trabajo, otro proyecto, que consiste en un sistema automatizado de un taller, el prototipo requiere un alto nivel de coordinación entre la cámara de vídeo y el instrumento terminal que tarda menos de 30 segundos desarrolla ocho cortes en el cuerpo del cerdo. Francia, mientras tanto, se realizan aplicaciones experimentales para incluir robots en la plantación y poda de viñedos y manzanas blancas.

Espacio:

La exploración espacial tiene problemas especiales para el uso de robots. El medio ambiente es hostil a los seres humanos, que necesitan un equipo de protección muy costoso, tanto en la Tierra como en el espacio. Muchos científicos han sugerido que el uso de robots es necesario para continuar con los avances en la exploración espacial; pero aún no ha alcanzado un grado de automatización, como se requiere para esta aplicación, los humanos todavía no han sido reemplazados por ellos. Por otra parte, los teleoperadores han encontrado aplicaciones en los transbordadores espaciales.

En marzo de 1982, el transbordador Columbia fue el primero en utilizar este tipo de robot, aunque los seres humanos involucrados en la realización del control en bucle cerrado. Algunas investigaciones tienen como objetivo el diseño, construcción y control de vehículos autónomos, que mantienen a bordo complejos laboratorios y cámaras muy sofisticadas para la exploración de otros planetas.

En noviembre de 1970, los rusos lograron aterrizar el Lunokhod 1, que tenía cámaras de televisión, sensores y un pequeño laboratorio, controlados remotamente desde tierra. En julio de 1976, los estadounidenses aterrizaron en el Viking 1 de Marte, que llevaba a bordo un brazo robótico que recogía muestras de piedra, tierra y otros elementos que se analizaban en el laboratorio que se encontraba dentro del robot. Por supuesto, también tenía un equipo muy sofisticado de cámaras de vídeo.

Vehículos submarinos:

Dos eventos durante el verano de 1985 causaron el aumento debido al interés de los vehículos submarinos. En el primero -un avión de Air Indian se estrelló en el Océano Atlántico frente a la costa de Irlanda- se utilizó un vehículo submarino guiado a distancia, normalmente utilizado para tender cables, para encontrar y recuperar la caja negra del avión. El segundo fue el descubrimiento del Titanic en el fondo de un cañón, donde permaneció después de chocar con un iceberg en 1912, a cuatro kilómetros bajo la superficie. Se utilizó un vehículo submarino para encontrar, explorar y filmar el hallazgo.

Actualmente, muchos de estos vehículos submarinos se utilizan en la inspección y mantenimiento de oleoductos, gasoductos o oleoductos en plataformas oceánicas; en la colocación e inspección de cableado para comunicaciones, para investigaciones geológicas y geofísicas en el lecho marino. La tendencia hacia el estudio y la investigación de este tipo de robots aumentará a medida que la industria se interese aún más por el uso de robots, por no mencionar los beneficios que se obtendrían si se lograra una tecnología segura para la exploración y explotación de los fondos marinos. Un ejemplo de esto es el brazo robótico que se muestra en la figura de al lado.

Educación:

Los robots están apareciendo en las aulas de tres maneras diferentes. En primer lugar, los programas educativos utilizan la simulación de control de robots como medio de enseñanza. Un ejemplo tangible es el uso del lenguaje de programación del robot Karel, que es un subconjunto de Pascal, que se utiliza en la introducción a la programación docente. El segundo y más utilizado es el uso del robot tortuga junto con el lenguaje del logotipo para enseñar informática. Pronto se creó con la intención de proporcionar al estudiante una forma natural y divertida de aprender matemáticas.

En tercer lugar está el uso de robots en el aula. Se desarrolló una serie de manipuladores de bajo coste, robots móviles y sistemas completos para su uso en laboratorios educativos. Debido a su bajo costo, muchos de estos sistemas no tienen confiabilidad en su sistema mecánico, tienen baja precisión, no hay sensores y la mayoría de ellos no tienen software. Estas son sólo algunas de las funciones que los robots pueden realizar hoy en día. Además de éstos, podemos encontrar numerosos usos para un robot. Todo depende de la imaginación del creador.