La Robotica

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.

Leyes de la Robotica

1.           Un robot no hará daño a un ser humano, ni permitirá con su inacción que sufra daño.
2.          Un robot debe cumplir las órdenes dadas por los seres humanos, a excepción de aquellas que 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 con la segunda ley

Aplicaciones de la Robotica

Las aplicaciones de los robots en el presente y el futuro más importantes están en la medicina, la industria o la educación, entre otras áreas.

Durante siglos el hombre ha dedicado conocimientos y esfuerzo en la construcción de máquinas que le ayuden en su trabajo diario o que le posibiliten realizar acciones que exceden a las posibilidades del cuerpo humano. También se han usado los robots con finalidades religiosas, como por ejemplo los griegos, quienes construyeron estatuas que operaban con sistemas hidráulicos y que utilizaban para impactar en sus templos.

• Medicina
• Industria
• Aplicaciones Militares
• Agricultura
• Exploración Espacial
• Educacion

Medicina

Los robots poseen importantes aplicaciones en cirugía, ya que compensan deficiencias y limitaciones de exactitud del ser humano, por lo que mejoran los procedimientos quirúrgicos.

Desde la primera telecirugía realizada gracias al ingeniero Philipe Green en los años 80, ha habido grandes avances en este campo, y se prevén también valiosos descubrimientos para los próximos años, en especial en el área de la cirugía urológica, en la que se destaca actualmente en materia de robótica el sistema Da Vinci.

Incluso en los laboratorios llevan a cabo gran número de tareas repetitivas como puede ser la colocación de tubos de ensayo dentro de los instrumentos de medición. Se ha comprobado su efectividad repartiendo medicamentos en farmacias y hospitales.

Un ejemplo de esto son los robots Motoman de Yaskawa, que pueden ser programados para realizar exámenes de sangre.

Industria

Las aplicaciones en el campo de la llamada tercera generación son diversas: desde mover una pieza de una posición a otra, o cargar y descargar máquinas, hasta ciertas operaciones de procesamiento en las que el robot efectúa trabajos sobre las piezas utilizando alguna herramienta.

La industria nuclear se sirve de robots para manejar el material radiactivo mediante una tecnología llamada Telequerica, que consiste en un manipulador remoto o teleoperador controlado por un ser humano. Este desarrollo fue estimulado por la necesidad de actuar a distancia en las catástrofes ocurridas en plantas nucleares.

Aplicaciones militares

En este campo se trabaja constantemente en el desarrollo de prototipos que realicen tareas militares o de exploración que eviten poner en riesgo vidas humanas.

Para poner un ejemplo, se puede mencionar que Boston Dynamics está construyendo un robot humanoide sin cabeza llamado Atlas, cuya función será caminar por terrenos irregulares arrastrándose o poniéndose de lado toda vez que sea necesario por algún riesgo o porque el terreno así lo requiera.

Otros ejemplos son el Cougar 20-H, un robot manejado por control remoto que puede detectar la respiración humana y buscar a través de paredes de concreto con su conjunto de sensores de radio de ultra alta frecuencia.

El Phoenix40-A es un helicóptero de seis palas que puede detectar el movimiento y la respiración en el interior de un compuesto de tierra durante el vuelo, siendo controlado remotamente a una gran distancia con un joystick o un ordenador portátil.

Agricultura

El Instituto de Investigación Australiano ha invertido una gran cantidad de dinero y tiempo en desarrollar una máquina que esquila a las ovejas. Actualmente trabaja en otro proyecto que consiste en hacer un sistema automatizado de un obrador.

También en Francia se están realizando hoy en día aplicaciones de tipo experimental para incluir a los robots en la siembra y poda de los viñedos, del mismo modo que en la recolección de manzanas.

Exploración Espacial

El espacio exterior resulta muy hostil para el ser humano, pero aún no se ha llegado al grado de automatización necesario para reemplazar al hombre por robots.

Sin embargo, ya se ha incluido un tipo de aplicación robótica en los transbordadores espaciales, los teleoperadores, siendo su primera experiencia en el transbordador Columbia en el año 1982.

Educacion

Si bien el campo de la educación es muy tradicionalista en cuanto a uso de la tecnología se refiere, existen ya algunos casos de robots que están siendo utilizados en distintas formas. Por ejemplo, en el lenguaje de programación, se utiliza el robot Karel y en el aprendizaje de las matemáticas, el robot tortuga en conjunción con el lenguaje LOGO.

También se utilizan robots en los salones de clase de los laboratorios educacionales, aunque estos modelos no poseen aún gran fiabilidad en su sistema mecánico, y en su mayoría carecen de software.

Hay también nuevas formas de aprendizaje y comunicación en el contexto de la alfabetización digital, y se debe estar atento al hecho de formar ciudadanos que sean a la vez usuarios críticos. Se espera también que las tutorías en redes favorezcan la enseñanza a distancia.

Inteligencia Artificial

La inteligencia artificial (IA), también llamada inteligencia computacional, es la inteligencia exhibida por máquinas. En ciencias de la computación, una máquina «inteligente» ideal es un agente racional flexible que percibe su entorno y lleva a cabo acciones que maximicen sus posibilidades de éxito en algún objetivo o tarea. Coloquialmente, el término inteligencia artificial se aplica cuando una máquina imita las funciones «cognitivas» que los humanos asocian con otras mentes humanas, como por ejemplo: "aprender" y "resolver problemas". A medida que las máquinas se vuelven cada vez más capaces, tecnología que alguna vez se pensó que requería de inteligencia se elimina de la definición. 

Sophia

¿Que es un Robot?

Máquina automática programable capaz de realizar determinadas operaciones de manera autónoma y sustituir a los seres humanos en algunas tareas, en especial las pesadas, repetitivas o peligrosas; puede estar dotada de sensores, que le permiten adaptarse a nuevas situaciones.

Asimo

(cuyo nombre proviene de las iniciales o palabras en inglés A dvanced S tep in I nnovative Mo bility ) es un robot humanoide creado por Honda en 2000. Actualmente se exhibe en el museo Miraikan en la capital japonesa de Tokio .

Además de los importantes avances realizados en el ámbito de la movilidad, el programa de investigación de Honda se ha concentrado en el desarrollo inicial de un comportamiento inteligente de ASIMO.

Además de las capacidades cognitivas asociadas al sistema de "avance inteligente", las versiones de ASIMO que se están desarrollando en Japón cuentan con varias funciones inteligentes, entre las que destacan la capacidad de reconocer a personas, objetos y gestos, calcular las distancias y el sentido de desplazamiento de varios objetos.

Forma de Asimo

ASIMO mide 130 cm (4 ft 3 in) de alto y pesa 54 kg (119 lb). La investigación realizada por Honda encontró que la altura ideal para un robot asistente de movilidad era entre 120 cm y la altura de un adulto promedio, lo que es propicio para operar perillas de puertas e interruptores de luz.  ASIMO funciona con una batería recargable de iones de litio de 51,8 V con un tiempo de funcionamiento de una hora. El cambio de un hidruro metálico de níquel en 2004 aumentó la cantidad de tiempo que ASIMO puede operar antes de recargar.  ASIMO tiene un procesador de computadora tridimensional creado por Honda y consta de tres troqueles apilados, un procesador, un convertidor de señal y memoria.  La computadora que controla el movimiento de ASIMO está alojada en el área de la cintura del robot y puede controlarse mediante una PC, un controlador inalámbrico o comandos de voz. 

Habilidades de Asimo

ASIMO tiene la capacidad de reconocer objetos en movimiento , posturas, gestos , su entorno, sonidos y caras , lo que le permite interactuar con los humanos. El robot puede detectar los movimientos de múltiples objetos utilizando información visual capturada por dos "ojos" de cámara en su cabeza y también determina la distancia y la dirección. Esta característica permite a ASIMO seguir o enfrentar a una persona cuando se le acerca. 

responde en consecuencia. 

 La capacidad de ASIMO para distinguir entre voces y otros sonidos le permite identificar a sus acompañantes. ASIMO puede responder a su nombre y reconoce los sonidos asociados con un objeto que cae o una colisión. Esto permite que el robot mire a una persona cuando se le habla o mira hacia un sonido. ASIMO responde a las preguntas asintiendo con la cabeza o brindando una respuesta verbal en diferentes idiomas y puede reconocer aproximadamente 10 caras diferentes y abordarlas por su nombre. 

Autonomía de los Robots

La autonomía es a la capacidad de un dispositivo de funcionar una determinada cantidad de tiempo simplemente conectado a una fuente de alimentación independiente. Esta definición es aplicable a los robots en la medida de que todos ellos tienen incorporados sistemas de alimentación independientes como baterías para facilitar el desplazamiento y la movilidad de los robots por el entorno o su capacidad de movimiento en un entorno estructurado.

Un robot autónomo, por tanto, tiene la capacidad de realizar las diferentes tareas adaptándose a cambios en su entorno, “aprender” de las experiencias y cambiar su comportamiento en consecuencia, y construir representaciones internas de su mundo que pueden ser usadas para procesos posteriores como la navegación.

Podemos clasificar a los robots según su grado de autonomía. Por lo general se distinguen tres principales tipos de robots:

• Teleoperados
• Semi-Automáticos
• Automáticos

Automaticos

Se trata de robots que tienen tal grado de autonomía que son capaces de tomar sus propias decisiones sin supervisión de un ser humano. Obviamente, los robots automáticos no son más que máquinas programadas para cumplir una tarea determinada programada por un operador humano, pero que logran dominar todas las variables que rodean en su entorno, ya sea estructurado o no, de tal forma que acometen satisfactoriamente la tarea para la cual han sido programados. En la mayoría de las ocasiones, los robots automáticos tienen una fuerte dependencia del entorno de trabajo y sólo son capaces de ser completamente autónomos en la medida que se respecten las hipótesis del entorno de trabajo. Ampliar dichas condiciones de trabajo forma parte de los diferentes grados de autonomía que presenta un robot automático.

Teleoperados

Se trata de robots que se controlan a distancia, ya sea mediante cable físico o inalámbrico (Wi-Fi, Bluetooth, etc.). Lo lo general el término ``control'' a distancia puede referirse a una distancia física, pero también podría significar un cambio de escala, como es el caso de los robots utilizados en cirugía, que requieren del uso de tecnologías micro-robóticas. Por definición, toda aplicación con un robot teleoperado requiere de un operador humano, una interfaz de control y el robot teleoperado propiamente dicho. Las interfaces de control de los robots teleoperados son, tradicionalmente los joysticks de varios ejes, pero encontramos dentro de este tipo de robots interfaces de control hápticas, porque así lo requiere la aplicación, en las que es necesario realimentar al operador humano las características del entorno, como es el caso de las aplicaciones quirúrgicas. También podemos encontrar numerosas aplicaciones en las que los robots teleoperados se controlan a través de interfaces naturales o NUI, como por ejemplo algunos de los mandos de la Wii, la Kinect, pantallas táctiles, los dispositivos móviles, etc.

Semi-Automaticos

Se trata de robots que a\'un estando controlados por operadores humanos, disponen de un grado de autonomía parcial que les permite corregir determinadas acciones del operador humano. Hay modos en los que la tarea del robot es puramente supervisar la actividad y en caso de que se detecte algún tipo de anormalidad, el robot toma el control eventualmente. También los hay que son robots casi automáticos y requieren de la supervisión de un operador humano en momentos puntuales. De hecho, este tipo de robots son, con diferencia, los que más aplicaciones abarcan en la actualidad y que están generando un mayor interés, si bien en ocasiones no somos del todo conscientes de ello. Sin ir más lejos, hoy en día nuestros vehículos son cada vez más inteligentes y disponen de sistemas de conducción asistida avanzados (ADAS) que permiten corregir errores en la conducción casi sin darnos cuenta.

Carasteristicas de los Robots

•      Movimiento: Sistema de coordenadas en las que el robot se va a desplazar.

1.      Cartesianas
2.      Cilíndricas
3.      Polares

•     Energía: Un robot debe de tener una fuente de energía para poder convertirla en trabajo cada vez que efectúa algún movimiento. 
•    Grados de libertad: Se utilizan para conocer la posición de cada actuador y articulación del robot para que el efector final este en la posición para realizar la tarea programada.
•     Captación de la información: Se refiere a los sensores que van a darle al robot la información necesaria para que desempeñe la actividad para la que está diseñado.
•      Autonomía: La forma en que un robot desempeña una actividad tiene complejidad. Si esta tiene algún dinamismo es mayor, es por esto que una de las ramas de la robótica muy importante es la de la inteligencia artificial (IA).

Sistema de Control

Un sistema de control es un sistema que una vez puesto en funcionamiento sigue su proceso sin intervención del ser humano. Se caracteriza por estar formado por elementos de entrada, de control y de salida.

• Sistema de control de lazo abierto: son los que en su ejecución no influyen las salidas.
•  Sistema de control de lazo cerrado: son aquellos en los que influyen las salidas, tiene lo que se llama retroalimentación.

Sensores

Los sensores son los dispositivos que le permiten a un robot darse cuenta de su entorno; son sus sentidos, como para nosotros nuestra vista o el tacto, para ellos pueden ser sensores de presión, infrarrojos, cámaras, sensores de ultrasonido, etc. Estos sensores reciben variables físicas y las transforman en señales eléctricas para que el sistema de control (el cerebro del robot) pueda procesarlas y “tomar decisiones”.

Actuadores

Los actuadores son los mecanismos que le permiten al robot comunicarse con el medio, o interferir en él como nuestros brazos o boca, los robots pueden tener motores, parlantes, pantallas.

Clasificacion de los Robots

Según su cronología

La que a continuación se presenta es la clasificación más común:

Primera Generación

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

Segunda 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.

Tercera 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.

Cuarta 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.

Según su Arquitectura

La arquitectura, es definida por el tipo de configuración general del Robot, puede ser 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. 

Poliarticulados

Es un 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 determinado espacio de trabajo según uno o más sistemas de coordenadas y con un número limitado de grados de libertad. 

Móviles

Son Robots con gran capacidad de desplazamiento, basada en carros o plataformas y dotada 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. Estos Robots aseguran el transporte de piezas de un punto a otro de una cadena de fabricación. 

Androides

Son Robots que intentan reproducir total o parcialmente la forma y el comportamiento cinemática 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.

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: caminadores y no caminadores.

Híbridos

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, es al mismo tiempo uno de los atributos de los Robots móviles y de los Robots zoomórficos.