ANTECEDENTES DE LOS ROBOTS
A continuación se presenta un cronograma de los
avances de la robótica desde sus inicios.
* El inicio de la robótica actual puede fijarse en la industria textil
del siglo XVIII, cuando Joseph Jacquard inventa en 1801 una maquina
textil programable mediante tarjetas perforadas.
* En 1805, Henri Maillardert construyó una muñeca mecanica
que era capaz de hacer dibujos.
* La palabra robot se empleó por primera vez en 1920 en una
obra de teatro llamada 'R.U.R.' o 'Los Robots
Universales de Rossum' escrita por el dramaturgo checo
Karel Capek
* Isaac Asimov en 1939 acuña del término Robótica. También dio a las Tres Leyes de la Robótica.
* En 1948 R.C Goertz del Argonne National Laboratory
desarrollo, con el objetivo de manipular elementos radioactivos sin riesgo para
el operador, el primer telemanipulador.
* El primer robot móvil de la historia, pese a sus muy limitadas
capacidades, fue ELSIE (Electro-Light-Sensitive Internal-External), construido
en Inglaterra en 1953.
* En 1954, Devol diseña el primer robot programable y acuña el
término 'autómata universal', que posteriormente
recorta a Unimation.
* En 1959 e introdujo el primer robot comercial por Planet Corporation. estaba controlado por interruptores de fin de carrera.
* En 1960 e introdujo el primer robot 'Unimate'', basada en la transferencia de
artic. programada de Devol. Utilizan los principios de
control numérico para el control de manipulador y era un
robot de transmisión hidraulica.
* En 1961 Un robot Unimate se instaló en laFord
Motors Company para atender una maquina de fundición de troquel.
* En 1966 Trallfa, una firma noruega, construyó e instaló un robot de pintura por pulverización.
* En 1968 un robot móvil llamado 'Shakey'' se
desarrolló en SRI (standford Research Institute), estaba provisto de una
diversidad de sensores así como
una camara de visión y sensores tactiles y podía
desplazarse por el suelo.
* En 1971 El 'Standford Arm'', un pequeño brazo de robot de
accionamiento eléctrico, se desarrolló en la Standford
University.
* En 1972 se desarrolló en la universidad de Nottingham, Inglaterra, el
SIRCH, un robot capaz de reconocer y orientar objetos en dos dimensiones. Este mismo año, la empresa japonesa Kawasaki instala su primera cadena de montaje
automatizada en Nissan, Japón, usando robots suministrados por
Unimation, Inc.
* En 1973 Se desarrolló en SRI el primer lenguaje de programación
de robots.
* En 1975, Will y Grossman, en IBM, desarrollaron un
manipulador controlado por computador con sensores de contacto y fuerza para
montajes mecanicos. Este mismo año, el ingeniero mecanico
estadounidense Victor Scheinman, cuando estudiaba la carrera en la Universidad de Stanford, California,
desarrolló un manipulador polivalente realmente
flexible conocido como
Brazo Manipulador Universal Programable (PUMA, siglas en inglés). El
PUMA era capaz de mover un objeto y colocarlo en
cualquier orientación en un lugar deseado que estuviera a su alcance. El
concepto basico multiarticulado del PUMA es la base de la
mayoría de los robots actuales.
* En1976, estudios sobre el control dinamico llevados a cabo en los
laboratorios Draper, Cambridge,
permiten a los robots alinear piezas con movimientos laterales y rotacionales a
la vez.
* En 1979 Japón introduce el robot SCARA (Selective Compliance Assembly
Robot Arm), y la compañía italiana DEA (Digital Electric
Automation), desarrolla el robot PRAGMA para la General Motors.
* En la década de los 80 se avanza en las técnicas de reconocimiento
de voz, detección de objetos móviles y factores de seguridad.
También se desarrollan los primeros robots en el campo de la
rehabilitación, la seguridad, con fines militares y para la
realización
* En 1984, la empresa Robot Defense Systems introduce el Prowler (Programmable
Robot Observer with Local Enemy Response). Este sería el primero de los
robots con fines militares.
* En la actualidad, la robótica se debate entre modelos sumamente
ambiciosos, como es el caso del IT, diseñado para expresar
emociones, el COG, tambien conocido como el robot de cuatro
sentidos, el famoso SOUJOURNER o el LUNAR ROVER, vehículo de
turismo con control remotos, y otros mucho mas
específicos como el CYPHER, un helicóptero
robot
de uso militar, el guardia de trafico japonés ANZEN TARO o los
robots mascotas de Sony.
TIPOS DE
ROBOTS
Clasificación de los robots según la AFRI
Tipo A Manipulador con control manual o telemando.
Tipo B Manipulador automatico con ciclos preajustados; regulación
mediante fines de carrera o topes; control por PLC; accionamiento
neumatico, eléctrico o hidraulico.
Tipo C Robot programable contrayectoria continua o punto a
punto. Carece de conocimiento sobre su entorno.
Tipo D Robot capaz de adquirir datos de su entorno,
readaptando su tarea en función de estos.
Según su cronología
1ª Generación. Manipuladores. Son
sistemas mecanicos 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 que ha sido ejecutada previamente por un
operador humano. El modo de hacerlo es a través de un
dispositivo mecanico. 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. Se trata de robots
altamente inteligentes con mas y mejores extensiones sensoriales, para
entender sus acciones y captar el mundo que los rodea. Incorporan
conceptos “modélicos” de conducta.
5ª Generación. Actualmente
se encuentran en desarrollo. Esta nueva
generación de robots basara su acción principalmente en
modelos conductuales establecidos.
Según su arquitectura
Poliarticulados. Bajo este grupo estan
los Robots de muy diversa forma y configuración cuya
característica es la der ser sedentarios y estar estructurados para
mover sus elementos terminales en un determinado espacio de trabajo. Ejemplo:
los cartesianos, industriales o manipuladores.
Móviles. Son Robots con grandes capacidades de
desplazamiento,basados en carros o plataformas y
dotados de un sistema locomotor de tipo rodante.
Androides. Son Robots que intentan reproducir total o
parcialmente la forma y el comportamiento cinematico del ser humano.
Actualmente, los Androides son todavía dispositivos muy poco
evolucionados y sin utilidad practica, destinados especialmente a la
experimentación. Un ejemplo de androide es el
Asimo, fabricado por Toyota.
Zoomórficos. Los Robots
Zoomórficos constituyen una clase caracterizada principalmente por sus
sistemas de locomoción que imitan a los diversos seres humanos.
Éstos se agrupan en dos categorías: caminadores y no caminadores.
Híbridos. Por último, los
Híbridos corresponden a aquellos de
difícil clasificación, cuya estructura se sitúa en
combinación con algunas de las anteriores ya expuestas, bien sea por
conjunción o yuxtaposición. Por ejemplo, robots articulados y con
ruedas (conjunción) o un cuerpo formado por un
carro móvil y de un brazo semejante al de los robots industriales
(yuxtaposición).
COMPONENTES
Como todo
dispositivo funcional, los robots tienen una estructura formada por diferentes
sistemas o subsistemas y componentes.
Si observamos la forma y el funcionamiento de los diferentes
tipos de robots podemos deducir que todos tienen algo en común.
La estructura o chasis es la encargada de darle forma al robot y sostener sus
componentes. Puede estar constituida por numerosos materiales, como
plasticos, metales, etc. y tener muchas formas diferentes.
Así como en la naturaleza, los robots pueden ser del tipo
'endoesqueleto', donde laestructura es interna y los demas
componentes externos, o 'exoesqueleto', donde la estructura esta por
fuera y cubre los demas elementos.
Las formas de las estructuras son de lo mas variadas, tanto hasta donde
la imaginación y la aplicación que se le va
a dar al robot lo permitan.
Cerebro
El controlador que hoy día usamos es un chip que
llamaremos microcontrolador.
Motores
Las fuentes de movimiento son las que le otorgan
movimiento al robot. Una de las mas utilizadas es el
motor eléctrico.
Un motor es un dispositivo que convierte la
energía eléctrica en energía mecanica rotacional que
se utiliza para darle movimiento a ruedas y otros medios de locomoción.
En robótica se utilizan motores de CC (corriente
continua), servomotores y motores paso a paso.
Una fuente de movimiento nueva que apareció recientemente en el mercado
son los músculos eléctricos, basados en un
metal especial llamado Nitinol.
Cuando las fuentes de movimiento no manejan directamente los medios de
locomoción del robot, se precisa una interface o medio de
transmisión de movimiento entre estos dos sistemas, que se utiliza para
aumentar la fuerza o para cambiar la naturaleza del movimiento, por ejemplo
para convertir un movimiento circular en lineal, o para reducir la velocidad de
giro.
Se suelen emplear conjuntos de engranajes para tal
fin, aunque también se usan ruedas de fricción o poleas y
correas.
Los medios de locomoción son sistemas que permiten al robot
desplazarse de un sitio a otro si este debe hacerlo. El mas utilizado y simple es el de las ruedas y le siguen
enimportancia las piernas y las orugas.
Actuadores
Manos robóticas.
Músculos de alambre (o alambre muscular).
Músculos neumaticos (o músculos de
aire).
Algunos robots deben sostener o manipular algunos objetos y para ello emplean
dispositivos denominados de manera general medios de
agarre.
El mas común es la mano mecanica,
llamada en inglés 'gripper' y derivada de la mano humana.
En los robots industriales se usan mecanismos especiales para
sostener herramientas o piezas de formas determinadas.
Comunicación, interfaz
Modulo sintetizador de
voz.
Comunicación por infrarrojos.
Control
remoto.
Comunicación por radiofrecuencia.
Prueba de laboratorio: enlace por
radiofrecuencia.
Prueba de laboratorio: enlace y detector de obstaculos
IR.
Prueba de laboratorio: conexión serie entre un
PIC y una PC.
Energia
La fuente de alimentación de los robots depende de la aplicación
que se les dé a los mismos, así si el robot se tiene que
desplazar autónomamente, se alimentara seguramente con baterías
eléctricas recargables, mientras que si no requiere desplazarse o solo
lo debe hacer mínimamente, se puede alimentar mediante corriente alterna
a través de u convertidor.
En los robots de juguete o didacticos se pueden
emplear baterías comunes o pilas, y en los de muy bajo consumo celdas
solares.
Sensores
Los sensores le permiten al robot a manejarse con cierta inteligencia al
interactuar con el medio. Soncomponentes que detectan o
perciben ciertos fenómenos o situaciones.
Estos sensores pretenden en cierta forma imitar los sentidos que tienen los
seres vivos.
Entre los diferentes sensores que podemos encontrar estan las
fotoceldas, los fotodiodos, los micrófonos, los sensores de toque, de
presión, de temperatura, de ultrasonidos e incluso camaras de
video como parte importante de una 'visión artificial' del
robot.
Circuitos
Actualmente los modernos microprocesadores y microcontroladores, así
como otros circuitos específicos para el manejo de motores y
relés, los conversores A/D y D/A, reguladores de voltaje, simuladores de
voz, etc. permiten diseñar y construir tarjetas de control para robots
muy eficientes y de costo no muy elevado.
Pasando al entorno industrial, podemos observar lo siguiente en los
dispositivos que se encuentran instalados en muchísimas fabricas
En los sistemas automaticos de manipulación de piezas u objetos
podemos distinguir tres partes estructurales muy bien definidas.
La primera es la maquina propiamente dicha, o sea todo el sistema
mecanico y los motores o actuadores y el sistema de agarre o
sujeción de los objetos.
Los sensores de fuerza, visión y sonido son detectores
necesarios para que la maquina sepa exactamente el estado de todas las
variables que precisa para una correcta actuación.
El sistema de control y el lenguaje de programación forman el sistema de
toma automatica de decisiones, que incluye la planificación, el control de los movimientos y la interpretación de
los datos que aportan los sensores.