ROBOTS
DE ÚLTIMA GENERACIÓN
ROBOTICA
ORIGEN
Y ANTECEDENTES HISTORICOS
A lo largo de la historia el
hombre se a fascinado por maquinas que imitan el movimiento del hombre. A estas
maquinas los griegos las denominaban automatos. De esta palabra deriva la
palabra autómata: Maquina que imita la figura y los movimientos de un ser
animado.
Herón de Alejandría (85
d.C.) Tenía mecanismos animados que se movían a través de dispositivos hidráulicos,
poleas y palancas, y tenían fines eminentemente lúdicos.
La cultura árabe (siglos
VIII a XV) heredó y difundió los conocimientos griegos, utilizándolos no sólo
para mecanismos aplicados a la diversión, sino que le dio una aplicación
práctica, introduciéndolos en la vida cotidiana de la realeza. Ejemplo de estos
son diversos sistemas dispensadores automáticos de agua para beber a lavarse.
También de este periodo son otros autómatas, de los que hasta la actualidad no
han llegado más que referencias no suficientemente documentadas, como el Hombre
de hierro de Alberto Magno (1204-1282) o la cabeza parlante de Roger Bacon
(1214-1294).Otro ejemplo relevante de aquella época fue el Gallo de Estrasburgo
(1352). Este que es el autómata mas antiguo que se conserva en la actualidad,
formaba parte del reloj de la torre y la
catedral de Estrasburgo y al dar la hora
movía las alas y el pico.
Durante los siglos XV y XVI algunos de los
más relevantes representantes del renacimiento se interesan también por los
ingenios descritos y desarrollado por los griegos. Es conocido el León mecánico
construido por Leonardo Da Vinci (1452-1519) para el rey Luis XII de Francia,
que se abría el pecho con su garra y mostraba el escudo de armas del rey. En
España es conocido el Hombre de palo, construido por Juanelo Turriano en siglo
XVI para el emperador Carlos V. Este autómata con forma de monje, andaba y
movía la cabeza, ojos, boca y brazos.
Durante los
siglos XVII y XVIII se crearon ingenios mecánicos que tenían algunas de
las características de los robots actuales. Estos dispositivos fueron creados
en su gran mayoría por artesanos del gremio de la relojería. Su misión
principal era la de entretener a las gentes de la corte y servir de atracción
en las ferias. Estos autómatas representaban figuras humanas, animales o
pueblos enteros. Son destacables entre otros el pato de Vaucanson y los muñecos
de la familia Droz y de Mailladert.
Jacques Vaucanson (1709-1782), autor del
primer telar mecánico, construyó varios muñecos animados, entere los que se
destacan un flautista capas de tocar varias melodías y un pato (1738) capaz de
graznar, beber, comer, digerir y evacuar la comida. El relojero suizo Pierre
Jaquet Droz (1721-1790) y sus hijos Jaquet y Henri-Louis construyeron muñecos
capaces de escribir (1770), dibujar (1772) y tocar diversas melodías en un
órgano (1773). Estos aún se conservan en el museo de Arte e Historia de
Neuchastel, Suiza. Contemporáneo de los
relojeros franceses y suizos fue Henry Maillardet, quien construyó,
entre otros, una muñeca capas de dibujar y que aun se conserva en Filadelfia.
A finales del siglo XVIII y principios del
XIX se desarrollaron algunas ingeniosas invenciones mecánicas utilizadas
gene4ralmente en la industria textil, entre las que se destacan la hiladora
giratoria de Hargreaves (1770), la hiladora mecánica de Crompton (1779), el
telar mecánico de Cartwright (1785) y el telar de Jacquard (1801). Este último
utilizaba una cinta de papel perforada como un programa para las acciones de la
máquina. Es a partir de este momento cuando se empiezan a utilizar dispositivos
automáticos en la producción, dando paso a la automatización industrial.
Año Autor Autómata
1352 Desconocido Gallo de la
catedral de Estrasburgo.
1499 L. Da Vinci León
mecánico
1525 J. Turriano Hombre de
palo
1738 J. de Vaucanson
Flautista, tamborilero, pato, muñecas mecánicas de tamaño humano.
1769 W. Von Kempelen Jugador
de ajedrez.
1770 Familia Droz Escriba, organista, dibujante.
1805 H. Maillardet Muñeca mecánica capaz de dibujar.
ORIGEN
Y DESARROLLO DE LA ROBOTICA
La palabra robot fue
utilizada por primera vez en el año1921, cuando el escritor checo Karel Capek
(1890-1938) estrena en el teatro nacional de Praga su obra Rossum´s Universal
Robot (R.U.R). Su origen es la palabra eslava Robota, que se refiere al trabajo
realizado de manera forzada. Los robots de R.U.R eran maquinas androides
fabricadas a partir de la "formula" obtenida por un brillante
científico llamado Rossum. Estos robots servían a sus dueños humanos
desarrollando todos los trabajos forzados, hasta que finalmente se revelaban
contra sus dueños, destruyendo toda la vida humana, a excepción de sus
creadores, con la frustrada esperanza de que les enseñen a reproducirse.
El robot como maquina lleva un desarrollo independiente del termino
robot. Tras los primeros autómatas casi todos de aspecto humano los
progenitores más directos fueron los telemanipuladores. 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. Éste consistía en un dispositivo maestro en un
dispositivo mecánico maestro-esclavo. Años más tarde, en 1954, Goertz hizo uso de
la tecnología electrónica y del servocontrol sustituyendo la transmisión
mecánica por otra eléctrica y desarrollando así el primer telemanipulador con
servocontrol bilateral. En 1958 el ing. Raph Mosher del general electric,
desarrollo el Handy-Man, consistía en 2 brazos mecánicos teleoperados mediante
un maestro mediante un maestro del tipo denominado exoesqueleto.
La sustitución del operador
por un programa de ordenador que controlase los movimientos del manipulador dio
paso al concepto del robot.
La primera licencia de un
robot fue solicitada en 1954 por el inventor británico C.W. Kenward, esta
patente fue omitida por el reino unido en 1957 con el numero 781465. Sin
embargo, el estadounidense George C. Devol había establecido las bases para
fabricar el robot industrial moderno en 1954, esto fue patentado en 1961 con el
numero 2988237. En 1968 J.F Engelberger,
director de ing. de la división aeroespacial de la empresa Mannig Maxwell y
Moore en Stanford, Conneticut, firmo un
acuerdo con Kawasaki para la construcción de robots tipo Unimate, Nissan fue
quien ayudo al Japón a aventajar a Estados Unidos en el crecimiento de la
robótica, que formo la Asociación de
Robótica Industrial de Japón
(JIRA) en 1972.
Dos años mas tarde se formo
el instituto de robótica de América (RIA).Por su parte Europa tuvo un despertar
tardío. En 1973La firma Sueca ASEA Construyo el primer robot totalmente
eléctrico, el robot IRb6, seguido un año mas tarde por el IRb60. En 1980 se
fundo la Federación Internacional de
Robótica con sede en Estocolmo Suecia.
Los primeros Robot
respondían a las configuraciones esféricas y antropomórficas. En 1982 el
profesor Makino de la Universidad Yamanashi de Japón, desarrolla en concepto de
robot SCARA (Selective Compliance Assembly Robot Arm), que busca un Robot con
un número reducido de grados de libertad (3 o 4), un coste limitado y una
configuración dedicada al ensamblado de piezas. Los Robot en 30 años de
desarrollo han permitido que los robot tomen posición en todas las áreas de productivas y tipos de industrias. Los
futuros desarrollo de la robótica apunta aumentar su movilidad, destreza y
autonomía de sus acciones. Existen otros tipos de aplicaciones que han hecho
evolucionar en gran medida tanto la concepción de los Robots como su propia
morfología. Entre estos robot dedicados a las aplicaciones no industriales
destacan los robots espaciales (brazos
para lanzamiento y recuperación de satélites, vehículos de exploración lunar,
robots para construcción y mantenimiento de hardware en el espacio).
ROBOT
Un robot es una entidad virtual o mecánica artificial. En la práctica, esto
es por lo general un sistema electromecánico que, por su apariencia o sus
movimientos, ofrece la sensación de tener un propósito propio. La independencia
creada en sus movimientos hace que sus acciones sean la razón de un estudio
razonable y profundo en el área de la ciencia y tecnología. La palabra robot
puede referirse tanto a mecanismos físicos como a sistemas virtuales de
software, aunque suele aludirse a los segundos con el término de bots.
No hay un consenso sobre qué máquinas pueden ser consideradas robots, pero
sí existe un acuerdo general entre los expertos y el público sobre que los
robots tienden a hacer parte o todo lo que sigue: moverse, hacer funcionar un
brazo mecánico, sentir y manipular su entorno y mostrar un comportamiento
inteligente, especialmente si ese comportamiento imita al de los humanos o a
otros animales. Actualmente podría considerarse que un robot es una computadora
con la capacidad y el propósito de movimiento que en general es capaz de
desarrollar múltiples tareas de manera flexible según su programación; así que
podría diferenciarse de algún electrodoméstico específico.
Aunque las historias sobre ayudantes y acompañantes artificiales, así como
los intentos de crearlos, tienen una larga historia, las máquinas totalmente
autónomas no aparecieron hasta el siglo XX. El primer robot programable y
dirigido de forma digital, el Unimate, fue instalado en 1961 para levantar
piezas calientes de metal de una máquina de tinte y colocarlas.
Por lo general, la gente reacciona de forma positiva ante los robots con
los que se encuentra. Los robots domésticos para la limpieza y mantenimiento
del hogar son cada vez más comunes en los hogares. No obstante, existe una
cierta ansiedad sobre el impacto económico de la automatización y la amenaza
del armamento robótico, una ansiedad que se ve reflejada en el retrato a menudo
perverso y malvado de robots presentes en obras de la cultura popular.
Comparados con sus colegas de ficción, los robots reales siguen siendo
limitados.
ARQUITECTURA DE LOS ROBOTS
Existen diferentes tipos y clases de robots, entre ellos con forma humana,
de animales, de plantas o incluso de elementos arquitectónicos pero todos se
diferencian por sus capacidades y se clasifican en 4 formas:
1. Androides: robots con forma
humana. Imitan el comportamiento de las personas, su utilidad en la actualidad
es de solo experimentación. La principal limitante de este modelo es la
implementación del equilibrio en el desplazamiento, pues es bípedo.
2. Móviles: se desplazan mediante
una plataforma rodante (ruedas); estos robots aseguran el transporte de piezas
de un punto a otro.
3. Zoomórficos: es un sistema de
locomoción imitando a los animales. La aplicación de estos robots sirve, sobre
todo, para el estudio de volcanes y exploración espacial.
4. Poliarticulados: mueven sus
extremidades con pocos grados de libertad. Su principal utilidad es industrial,
para desplazar elementos que requieren cuidados.
LA ROBÓTICA EN LA ACTUALIDAD
En la actualidad, los robots comerciales e industriales son ampliamente
utilizados, y realizan tareas de forma más exacta o más barata que los humanos.
También se les utiliza en trabajos demasiado sucios, peligrosos o tediosos para
los humanos. Los robots son muy utilizados en plantas de manufactura, montaje y
embalaje, en transporte, en exploraciones en la Tierra y en el espacio,
cirugía, armamento, investigación en laboratorios y en la producción en masa de
bienes industriales o de consumo.
Otras aplicaciones incluyen la limpieza de residuos tóxicos, minería,
búsqueda y rescate de personas y localización de minas terrestres.
Existe una gran esperanza, especialmente en Japón, de que el cuidado del
hogar para la población de edad avanzada pueda ser desempeñado por robots.
Los robots parecen estar
abaratándose y reduciendo su tamaño, una tendencia relacionada con la
miniaturización de los componentes electrónicos que se utilizan para
controlarlos. Además, muchos robots son diseñados en simuladores mucho antes de
construirse y de que interactúen con ambientes físicos reales. Un buen ejemplo
de esto es el equipo Spiritual Machine, 12 un equipo de 5 robots desarrollado
totalmente en un ambiente virtual para jugar al fútbol en la liga mundial de la
F.I.R.A.
Además de los campos mencionados,
hay modelos trabajando en el sector educativo, servicios (por ejemplo, en lugar
de recepcionistas humanos o vigilancia) y tareas de búsqueda y rescate.
USOS MÉDICOS
Recientemente , se ha logrado un gran avance en los robots dedicados a la
medicina,15 con dos compañías en particular, Computer Motion e Intuitive
Surgical, que han recibido la aprobación regulatoria en América del Norte,
Europa y Asia para que sus robots sean utilizados en procedimientos de cirugía
invasiva mínima. Desde la compra de Computer Motion (creador del robot Zeus)
por Intuitive Surgical, se han desarrollado ya dos modelos de robot Da Vinci
por esta última. En la actualidad, existen más de 800 robots quirúrgicos Da
Vinci en el mundo, con aplicaciones en Urología, Ginecología, Cirugía general,
Cirugía Pediátrica, Cirugía Torácica, Cirugía Cardíaca y ORL. También la
automatización de laboratorios es un área en crecimiento. Aquí, los robots son
utilizados para transportar muestras biológicas o químicas entre instrumentos
tales como incubadoras, manejadores de líquidos y lectores. Otros lugares donde
los robots están remplazando a los humanos son la exploración del fondo
oceánico y exploración espacial. Para esas tareas se suele recurrir a robots de
tipo artrópodo.
DESARROLLO MODERNO
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, disparaban flechas retiradas de un carcaj e
incluso trazaban un kanji (caracter japonés).
Por otra parte, desde la generalización del uso de la tecnología en
procesos de producción con la Revolución industrial se intentó la construcción
de dispositivos automáticos que ayudasen o sustituyesen al hombre. Entre ellos
destacaron los Jaquemarts, muñecos de dos o más posiciones que golpean campanas
accionados por mecanismos de relojería china y japonesa.
Robots equipados con una sola rueda fueron utilizados para llevar a cabo
investigaciones sobre conducta, navegación y planeo de ruta. Cuando estuvieron
listos para intentar nuevamente con los robots caminantes, comenzaron con
pequeños hexápodos y otros tipos de robots de múltiples patas. Estos robots
imitaban insectos y artrópodos en funciones y forma. Como se ha hecho notar
anteriormente, la tendencia se dirige hacia ese tipo de cuerpos que ofrecen
gran flexibilidad y han probado adaptabilidad a cualquier ambiente.
Aibo de Sony. En una exposición de Caixa Galicia en Ponferrada
Con más de 4 piernas, estos robots son estáticamente estables lo que hace
que el trabajar con ellos sea más sencillo. Sólo recientemente se han hecho
progresos hacia los robots con locomoción bípeda.
En el sentido común de un autómata, el mayor robot en el mundo tendría que
ser el Maeslantkering, una barrera para tormentas del Plan Delta en los Países
Bajos construida en los años 1990, la cual se cierra automáticamente cuando es
necesario. Sin embargo, esta estructura no satisface los requerimientos de
movilidad o generalidad.
En 2002 Honda y Sony, comenzaron a vender comercialmente robots humanoides
como «mascotas». Los robots con forma de perro o de serpiente se encuentran,
sin embargo, en una fase de producción muy amplia, el ejemplo más notorio ha
sido Aibo de Sony.
LOS
ROBOTS INTELIGENTES AUTÓNOMOS SON LA NUEVA GENERACIÓN
Están situados en su
entorno, adoptan comportamientos, razonan, evolucionan y actúan como seres
vivos
Al menos seis campos de investigación
estructuran hoy la robótica avanzada: la que relaciona al robot con su entorno,
la conductual, la cognitiva, la epigenética o de desarrollo, la evolutiva y la
biorobótica. Es un gran campo de estudio interdisciplinar que se apoya en la
ingeniería mecánica, eléctrica, electrónica e informática, así como en la
ciencia física, anatomía, psicología, biología, zoología y etología, entre
otras. El fundamento de estas investigaciones es la Ciencia Cognitiva
Corporizada y la Nueva Inteligencia Artificial. Su finalidad: alumbrar robots
inteligentes y autónomos que razonan, se comportan, evolucionan y actúan como
las personas.
La robótica inteligente
autónoma es un enorme campo de estudio multidisciplinario, que se apoya
esencialmente sobre la ingeniería (mecánica, eléctrica, electrónica e
informática) y las ciencias (física, anatomía, psicología, biología, zoología,
etología, etc.). Se refiere a sistemas automáticos de alta complejidad que
presentan una estructura mecánica articulada –gobernada por un sistema de
control electrónico– y características de autonomía, fiabilidad, versatilidad y
movilidad.
En esencia, los “robots
inteligentes autónomos” son sistemas dinámicos que consisten en un controlador
electrónico acoplado a un cuerpo mecánico. Así, estas máquinas necesitan de
adecuados sistemas sensoriales (para percibir el entorno en donde se
desenvuelven), de una precisa estructura mecánica adaptable (a fin de disponer
de una cierta destreza física de locomoción y manipulación), de complejos
sistemas efectores (para ejecutar las tareas asignadas) y de sofisticados
sistemas de control (para llevar a cabo acciones correctivas cuando sea
necesario).
ROBÓTICA
SITUADA (SITUATED ROBOTICS)
Este enfoque se ocupa de los robots que están
insertos en entornos complejos y, a menudo, dinámicamente cambiantes. Se basa
sobre dos ideas centrales los robots a) “están corporizados” (embodiment), es
decir, tienen un cuerpo físico apto para experimentar su entorno de manera
directa, en donde sus acciones tienen una realimentación inmediata sobre sus
propias percepciones, y b) “están situados” (situatedness), o sea, están
inmersos dentro de un entorno; interaccionan con el mundo, el cual influye –de
forma directa– sobre su comportamiento.
Obviamente, la complejidad
del entorno tiene una relación estrecha con la complejidad del sistema de
control. En efecto, si el robot tiene que reaccionar rápida e inteligentemente en
un ambiente dinámico y desafiante, el problema del control se torna muy
difícil. Si el robot, en cambio, no necesita responder de manera rápida, se
reduce la complejidad requerida para elaborar el control.
Dentro de este paradigma, se
encuentran varios subparadigmas: la “robótica basada en el comportamiento”, la
“robótica cognitiva”, la “robótica epigenética”, la “robótica evolutiva” y la
“robótica biomimética”.
Robótica Basada en el
Comportamiento o la Conducta (Behaviour-Base Robotics)
Este acercamiento emplea el principio
conductista: los robots generan un comportamiento sólo cuando se los estimula;
es decir, reaccionan ante los cambios de su entorno local (como cuando alguien
toca accidentalmente un objeto caliente). Aquí, el diseñador divide las tareas
en numerosas y diferentes comportamientos básicos, cada una de los cuales se
ejecuta en una capa separada del sistema de control del robot.
Típicamente, estos módulos
(conductas) pueden ser la de evitar obstáculos, caminar, levantarse, etc. Las
funciones inteligentes del sistema, tales como percepción, planificación,
modelado, aprendizaje, etc. emergen de la interacción entre los distintos
módulos y el entorno físico en donde está inmerso el robot. El sistema de
control –totalmente distribuido– se construye de manera incremental, capa por
capa, a través de un proceso de ensayo y error, y cada capa es responsable
únicamente de una conducta básica [Moriello, 2005, p. 177/8].
Los sistemas basados en la
conducta son capaces de reaccionar en tiempo real, ya que calculan las acciones
directamente a partir de las percepciones (a través de un conjunto de reglas de
correspondencia situación-acción). Es importante observar que el número de
capas aumenta con la complejidad del problema. De este modo, una tarea muy
compleja puede estar más allá de la capacidad del diseñador (es muy complicado
definir todas las capas, sus interrelaciones y dependencias).
Otro inconveniente es que,
debido a la presencia de varias conductas y a su dinámica individual de
interacción con el mundo, muchas veces es difícil decir que una serie de
acciones en particular ha sido producto de una conducta particular. Algunas
veces varias conductas trabajan simultáneamente, o están intercambiándose
rápidamente.
Aunque tal vez alcancen la
inteligencia del insecto, probablemente los sistemas construidos a partir de
este enfoque tengan habilidades limitadas, ya que no tienen representaciones
internas [Dawson, 2002]. En efecto, este tipo de robots presentan una gran
dificultad para ejecutar tareas complejas y, en las más sencillas, no se
garantiza la mejor solución, la óptima.
ROBÓTICA
COGNITIVA (COGNITIVE ROBOTICS)
Esta aproximación utiliza
técnicas provenientes del campo de las Ciencias Cognitivas. Se ocupa de
implementar robots que perciben, razonan y actúan en entornos dinámicos,
desconocidos e imprevisibles. Tales robots deben tener funciones cognitivas de
muy alto nivel que impliquen razonar, por ejemplo, acerca de las metas, las
acciones, el tiempo, los estados cognitivos de otros robots, cuándo y qué
percibir, aprender de la experiencia, etc.
Para eso, deben poseen un
modelo simbólico e interno de su entorno local, y la suficiente capacidad de
razonamiento lógico para tomar decisiones y para ejecutar las tareas necesarias
a fin de alcanzar sus objetivos. En pocas palabras, esta línea de trabajo se
ocupa de implementar características cognitivas en los robots, tales como
percepción, formación de conceptos, atención, aprendizaje, memoria a corto y
largo plazo, etc.
Si se consigue que los
robots desarrollen por sí mismos sus capacidades cognitivas, se evitaría el
programarlos “a mano” para cada tarea o contingencia concebible [Kovács, 2004].
Asimismo, si se logra que los robots utilicen representaciones y mecanismos de
razonamiento similares a la de los humanos, se podría mejorar la interacción
hombre-máquina, así como las tareas de colaboración. Sin embargo, se necesita
un elevado poder de procesamiento (en especial si el robot cuenta con numerosos
sensores y actuadores) y mucha memoria (para representar el espacio de
estados).
ROBÓTICA
DE DESARROLLO O EPIGENÉTICA
Este enfoque se caracteriza porque trata de
implementar sistemas de control de propósito general, a través de un prolongado
proceso de desarrollo o auto-organización autónoma. Como resultado de la
interacción con su entorno, el robot es capaz de desarrollar diferentes –y cada
vez más complejas– capacidades perceptuales, cognitivas y comportamentales.
Se trata de un área de
investigación que integra la neurociencia del desarrollo, la psicología del
desarrollo y la robótica situada. Inicialmente el sistema puede estar dotado de
un pequeño conjunto de conductas o conocimientos innatos, pero –gracias a la
experiencia adquirida– es capaz de crear representaciones y acciones más
complejas. En síntesis, se trata de que la máquina desarrolle autónomamente las
habilidades adecuadas para un determinado entorno particular transitando por
las diferentes fases de su “desarrollo mental autónomo”.
La diferencia entre la
robótica de desarrollo y la robótica epigenética –a veces agrupadas bajo la
denominación de “robótica ontogenética” (ontogenetic robotics)– es algo sutil,
ya que se refiere al tipo de entorno. En efecto, mientras la primera hace
referencia únicamente al entorno físico, la segunda toma en cuenta también al
entorno social.
El término epigenético (más
allá de lo genético) fue introducido –en la psicología– por el psicólogo suizo
Jean Piaget para designar su nuevo campo de estudio que enfatiza la interacción
sensomotriz de la persona con el entorno físico, en lugar de tener en cuenta
solamente a los genes. Por otra parte, el psicólogo ruso Lev Vygotsky
complementó esta idea con la importancia de la interacción social.
ROBÓTICA
EVOLUTIVA (EVOLUTIONARY ROBOTICS)
Este acercamiento aplica los conocimientos
obtenidos de las Ciencias Naturales (biología y etología) y de la Vida
Artificial (redes neuronales, técnicas evolutivas y sistemas dinámicos) sobre
robots reales, a fin de que desarrollen sus propias habilidades en interacción
íntima con el entorno y sin la intervención humana.
Mediante un diseño fijo, es
difícil lograr que un robot se adapte (se auto-organice) a un entorno dinámico
que evoluciona –a menudo– mediante cambios caóticos. De allí que la robótica
evolutiva puede proporcionar una adecuada solución a este problema, ya que la
máquina puede adquirir automáticamente nuevos comportamientos dependiendo de
las situaciones dinámicas que se presentan en el entorno en donde está situada.
A través de la utilización
de técnicas evolutivas (algoritmos genéticos, programación genética y
estrategia evolutiva), se puede decidir evolucionar el sistema de control o
algunas características del cuerpo del robot (morfología, sensores, actuadores,
etc.) o co-evolucionar ambas.
De igual manera, se puede
decidir evolucionar físicamente el hardware (los circuitos electrónicos) o el
software (los programas o las reglas de control). No obstante, poco hay hecho
sobre hardware evolutivo [Fernández León, 2004] y, normalmente, lo que se hace
es evolucionar primero el controlador en una simulación por computadora y, sólo
después, se lo transfiere a los robots reales. El controlador del robot
consiste típicamente en redes neuronales artificiales, y la evolución consiste
en modificar los pesos de las conexiones de dicha red.
En la actualidad, el
principal inconveniente del control evolutivo es su lenta velocidad de
convergencia y la considerable cantidad de tiempo que tiene que pasar para
llevar a cabo el proceso evolutivo sobre un robot real. Asimismo, no es
apropiado para resolver problemas de creciente complejidad.
ROBÓTICA
BIOMIMÉTICA, BIORROBÓTICA O ROBÓTICA INSPIRADA BIOLÓGICAMENTE
Esta aproximación se ocupa
de diseñar robots que funcionan como los sistemas biológicos, de allí que se
basan sobre las Ciencias Naturales (biología, zoología y etología) y la
robótica. Dado que los sistemas biológicos realizan muchas tareas de
procesamiento complejas con máxima eficiencia, constituyen una buena referencia
para implementar sistemas artificiales que ejecuten tareas que los seres vivos
realizan de forma natural (interpretación de la información sensorial,
aprendizaje de movimientos, coordinación motora, etc.) [Ros, et al, 2002].
Aunque es posible obtener diferentes grados de “inspiración biológica” (desde
una vaga semejanza hasta una aceptable réplica), el objetivo último es realizar
máquinas y sistemas cada vez más similares al original [Dario, 2005].
La ventaja de construir
bio-robots es que, como es posible estudiar todos sus procesos internos, se los
puede contrastar con los diferentes órganos del animal del cual se inspira. En
la actualidad, los científicos desarrollan langostas, moscas, perros, peces,
serpientes y cucarachas robóticas, con el fin de emular –en mayor o mayor
medida– la conducta robusta, flexible y adaptable de los animales. No obstante,
pocas máquinas se parecen a sus homólogos naturales.
Replicar la biología no es
fácil y podría pasar bastante tiempo antes de que se puedan fabricar robots
biomiméticos que resulten verdaderamente útiles. Otro problema –quizás el
principal– es que, aunque se conoce muy bien los diferentes procesos de muchos
de estos seres vivos, hay una diferencia abismal con sus equivalentes humanos.
En efecto, el modo en el que percibe y actúa el hombre es extremadamente más
complejo que como lo hace una langosta, por dar un ejemplo.
ROBOT
HUMANOIDE
Un robot humanoide o un robot
antropomórfico es un robot con
su apariencia general, basado en el de la cuerpo humano , permitiendo la
interacción con hecha para humanos herramientas o entornos. En general, los
robots humanoides tienen un torso con una cabeza, dos brazos y dos piernas,
aunque algunas formas de robots humanoides pueden modelar sólo una parte del
cuerpo, por ejemplo, de la cintura para arriba.
Algunos robots humanoides también puede tener una 'cara', con 'ojos' y 'boca'. Androides son robots humanoides
construidos para parecerse estéticamente a un ser humano.
Los robots humanoides son utilizados como una
herramienta de investigación en diversas áreas científicas.
Los
investigadores necesitan entender la estructura del cuerpo humano y el
comportamiento (biomecánica) para construir y estudiar los robots humanoides. En el otro lado,
el intento de simular el cuerpo humano conduce a una mejor comprensión de la
misma.
La cognición humana es un campo de estudio que se
centra en cómo los seres humanos aprender de la información sensorial con el
fin de adquirir las habilidades perceptivas y motoras. Este conocimiento se
utiliza para desarrollar modelos computacionales de la conducta humana y se ha
ido mejorando con el tiempo.
Se ha sugerido que la robótica
muy avanzada facilitará la mejora de los seres humanos ordinarios. Ver el transhumanismo .
Aunque
el objetivo inicial de la investigación humanoide fue la de construir un mejor órtesis y prótesis para los seres humanos, el
conocimiento se ha transferido entre ambas disciplinas. Algunos ejemplos son: la pierna
potencia prótesis, deterioro neuromuscular, ortesis tobillo-pie biológica la
pierna y el antebrazo realistas prótesis.
Además
de la investigación, los robots humanoides se están desarrollando para llevar a
cabo las tareas humanas, como la asistencia personal, en el que debe ser capaz
de ayudar a los puestos de trabajo enfermos y ancianos, y sucio o peligroso.
Puestos de trabajo regulares, como ser recepcionista o un trabajador de una
línea de fabricación de automóviles también son adecuados para los humanoides. En
esencia, ya que pueden utilizar las herramientas y operar el equipo y los
vehículos diseñados para la forma humana, humanoides teóricamente podrían
ejecutar cualquier tarea un ser humano puede, por lo que siempre que tengan la
adecuada software . Sin
embargo, la complejidad de hacerlo es engañosamente grande.
Se están convirtiendo en cada
vez más popular para el abastecimiento de la hospitalidad también. Por ejemplo,
Úrsula, una mujer robot, canta, baila y habla a su público en los Estudios
Universal. Varias atracciones de Disney
emplear el uso de animatrons, robots que se ven, se mueven y hablan mucho como
seres humanos, en algunos de sus shows en los parques temáticos.
Estos animatrons mirar tan realista que puede ser difícil de descifrar desde la
distancia si son o no son realmente humanos. A pesar de que tienen una mirada realista, que no
tienen conocimiento o la autonomía física. Varios robots humanoides y sus
posibles aplicaciones en la vida cotidiana se presentan en un documental
independiente llamada Plug & Pray , que fue lanzado en 2010.
Los robots humanoides, sobre todo con inteligencia artificial algoritmos , podría ser útil para futuros
peligrosos y / o distantes de
exploración espacial misiones , sin tener la necesidad de
volver atrás de nuevo y volver a la Tierra una vez que la misión se ha
completado.
SENSORES
A is a device that measures some
attribute of the world.
Un sensor es un dispositivo que mide algún
atributo del mundo. Being one of the three
primitives of robotics (besides planning and control), sensing plays an
important role in . Siendo una de las tres primitivas de
la robótica (además de la planificación y control), la percepción juega un
papel importante en los
paradigmas robóticos
.
Sensors can be classified according to
the physical process with which they work or according to the type of
measurement information that they give as output. Los sensores pueden ser clasificados
de acuerdo con el proceso físico con la que trabajan o de acuerdo con el tipo
de información de medición que dan como salida. In
this case, the second approach was used. En este caso, el segundo
enfoque se utilizó.
LOS SENSORES PROPIOCEPTIVOS
sensors sense the position, the
orientation and the speed of the humanoid's body and joints. Propioceptivos sensores detectan la posición, la
orientación y la velocidad del cuerpo del humanoide y articulaciones.
In human beings inner ears are used to
maintain balance and orientation.
En los seres humanos oído interno se utilizan para mantener el equilibrio y la
orientación. Humanoid robots use to measure the acceleration, from
which velocity can be calculated by integration; to measure inclination; force sensors
placed in robot's hands and feet to measure contact force with environment;
position sensors, that indicate the actual position of the robot (from which
the velocity can be calculated by derivation) or even speed sensors. Los robots humanoides utilizar acelerómetros para medir la aceleración, de la cual
la velocidad se puede calcular por la integración; sensores
de inclinación para
medir la inclinación; sensores de fuerza colocados en las manos del robot y los
pies para medir la fuerza de contacto con el medio ambiente; sensores de
posición, que indican la posición real del robot (a partir de la cual la
velocidad se puede calcular por derivación) o incluso sensores de velocidad.
Los sensores exteroceptivos
An
artificial hand holding a lightbulb Una mano artificial la
celebración de una bombilla
Arrays of can be used to provide data on what
has been touched.
Las matrices de tactels puede ser utilizado para proporcionar
datos sobre lo que ha sido tocada. The uses an array of 34 tactels arranged
beneath its skin on each finger tip. Tactile
sensors also provide information about forces and torques transferred between
the robot and other objects.
La mano
de sombra se utiliza
una matriz de 34 tactels dispuestas por debajo de su poliuretano de la piel en cada punta de los dedos. [4] sensores táctiles también proporcionan
información sobre las fuerzas y momentos transferidos entre el robot y otros
objetos.
refers to processing data from any
modality which uses the electromagnetic spectrum to produce an image. Visión refiere a los datos de procesamiento
de cualquier modalidad que utiliza el espectro electromagnético para producir
una imagen. In humanoid robots it is used to
recognize objects and determine their properties. En los robots
humanoides que se utiliza para reconocer los objetos y determinar sus
propiedades. Vision sensors work most similarly to
the eyes of human beings. Sensores de visión de trabajar de forma más
similar a los ojos de los seres humanos. Most
humanoid robots use cameras as vision sensors. La mayoría de los robots humanoides
utilizan CCD cámaras como sensores de visión.
Sound sensors allow humanoid robots to
hear speech and environmental sounds, and perform as the ears of the human
being. are usually used for this task. Sensores de sonido permitir a los
robots humanoides para oír el habla y los sonidos ambientales, y actuar como
los oídos del ser humano. Micrófonos se utilizan generalmente para esta
tarea.
LOS ACTUADORES
are the motors responsible for motion
in the robot. Los actuadores son los responsables de los motores
de movimiento en el robot.
Humanoid robots are constructed in
such a way that they mimic the human body, so they use actuators that perform
like and , though with a different structure. Los robots humanoides están
construidas de tal forma que imitan el cuerpo humano, así que utilizan
actuadores que funcionan como músculos y articulaciones , aunque con una estructura
diferente. To achieve the same effect as human
motion, humanoid robots use mainly rotary actuators. Para lograr el
mismo efecto que el movimiento humano, los robots humanoides utilizar
actuadores rotativos principalmente. They can be
either electric, , , or . Pueden ser eléctrico, neumático , hidráulico , piezoeléctrico o ultrasónico .
Hydraulic and electric actuators have
a very rigid behavior and can only be made to act in a compliant manner through
the use of relatively complex feedback control strategies . Actuadores hidráulicos y eléctricos
tienen un comportamiento muy rígido y sólo se pueden hacer para actuar de una
manera compatible con el uso de estrategias de control relativamente complejos
de retroalimentación. While electric coreless
motor actuators are better suited for high speed and low load applications,
hydraulic ones operate well at low speed and high load applications.
Mientras que los actuadores eléctricos de motor sin núcleo son más adecuados
para aplicaciones de alta velocidad y baja carga, los hidráulicos funcionan
bien a baja velocidad y aplicaciones de alta carga.
Piezoelectric actuators generate a
small movement with a high force capability when voltage is applied. Actuadores piezoeléctricos generar un
pequeño movimiento con una capacidad elevada fuerza cuando se aplica tensión. They can be used for ultra-precise positioning and for
generating and handling high forces or pressures in static or dynamic
situations. Se pueden utilizar para ultra-precisa de posicionamiento y
para la generación y el manejo de grandes fuerzas o presiones en situaciones
estáticas o dinámicas.
Ultrasonic actuators are designed to
produce movements in a micrometer order at ultrasonic frequencies (over 20
kHz). Actuadores
ultrasónicos están diseñados para producir movimientos en un orden micrómetro a
frecuencias ultrasónicas (más de 20 kHz). They are
useful for controlling vibration, positioning applications and quick switching.
Son útiles para el control de vibraciones, de posicionamiento y aplicaciones de
conmutación rápida.
Pneumatic actuators operate on the
basis of . Los actuadores neumáticos funcionan
sobre la base de gas compresibilidad . As
they are inflated, they expand along the axis, and as they deflate, they
contract. A medida que se inflan, se expanden a lo largo del eje, y tal
y como se desinflan, se contraen. If one end is
fixed, the other will move in a linear . Si un extremo está fijo y el otro se
moverá en un lineal trayectoria . These
actuators are intended for low speed and low/medium load applications.
Estos actuadores están diseñados para aplicaciones de baja velocidad y de carga
de baja / media. Between pneumatic actuators there
are: , , pneumatic engines, pneumatic
stepper motors and . Entre los actuadores neumáticos se
encuentran: cilindros , los fuelles neumáticos, motores, motores paso a
paso neumática y neumáticos
músculos artificiales
.
PLANIFICACIÓN Y CONTROL
In planning and control, the essential
difference between humanoids and other kinds of robots (like ones) is that the movement of the
robot has to be human-like, using legged locomotion, especially biped . En la planificación y el control, la
diferencia esencial entre humanoides y otros tipos de robots (como industriales seres) es que el movimiento del robot
tiene que ser similar a la humana, utilizando la locomoción patas, sobre todo
bípedo andar . The
ideal planning for humanoid movements during normal walking should result in
minimum energy consumption, like it does in the human body. La
planificación ideal para los movimientos humanoides durante la marcha normal
debería resultar en un consumo mínimo de energía, como lo hace en el cuerpo
humano. For this reason, studies on and of these kinds of structures become
more and more important.
Por esta razón, los estudios sobre la
dinámica y de
control de estos
tipos de estructuras cada vez más importante.
To maintain dynamic balance during the
, a robot needs information about
contact force and its current and desired motion. Para mantener el equilibrio dinámico
durante la caminata , un robot necesita información
acerca de la fuerza de contacto y su movimiento actual y el deseado. The solution to this problem relies on a major concept,
the (ZMP). La solución a este problema se basa
en un concepto importante, el punto de momento
cero (ZMP).
Another characteristic of humanoid
robots is that they move, gather information (using sensors) on the "real
world" and interact with it.
Otra de las características de los robots humanoides es que se mueven,
recopilar información (mediante sensores) en el "mundo real" e
interactuar con él. They don't stay still like
factory manipulators and other robots that work in highly structured
environments. No se quedan quietos como manipuladores de fábrica y otros
robots que trabajan en ambientes altamente estructurados. To allow humanoids to move in complex environments,
planning and control must focus on self-collision detection, path planning and
obstacle avoidance. Para permitir que los humanoides para moverse en
entornos complejos, la planificación y el control debe centrarse en la
planificación de la auto-colisión trayectoria de detección y evasión de
obstáculos.
Humanoids don't yet have some features
of the human body.
Los humanoides aún no tienen algunas de las características del cuerpo humano. They include structures with variable flexibility, which
provide safety (to the robot itself and to the people), and redundancy of
movements, ie more and
therefore wide task availability.
Estos incluyen estructuras con flexibilidad variable, que proporcionan
seguridad (para el propio robot y de las personas), y la redundancia de los
movimientos, es decir, más grados de libertad y la disponibilidad de trabajo tanto
de ancho. Although these characteristics are
desirable to humanoid robots, they will bring more complexity and new problems
to planning and control. Aunque estas características son deseables para
los robots humanoides, que traerá una mayor complejidad y nuevos problemas de
planificación y control.
ROBOTS
DE ÚLTIMA GENERACIÓN
Kobian, robot que es capaz de expresar emociones
¿Qué está haciendo el robot de la
imagen de arriba? Llorar. O quizás solo triste, pero con ese gesto nos podemos
hacer una idea de lo que sus creadores han querido que transmita.
Los robots
puede que no tengan sentimientos,
pero están aprendiendo a simularlos o sobre todo a mostrarlos. Kobian es el
mejor ejemplo hasta la fecha y ha sido creado por la Universidad japonesa de
Waseda.
El robot Kobian
es capaz de mostrar hasta siete emociones, con la alegría, enojo, felicidad e
incluso confusión entre ellas.
Este desarrollo tiene un claro fin:
que estos robots puedan servir de compañía y ayuda a los ancianos japoneses, cada vez más numerosos.
De momento les queda poder expresar
esas emociones básicas de forma automática y no solo cuando se han programado
para ello. Aunque entonces quizás deberíamos asustarnos nosotros.
REPLIEE Q2
Furthermore, it has 13 DoFs in the head so that it can make some facial expressions and mouth shapes. Además, cuenta con 13 DoFs en la cabeza por lo que puede hacer que algunas expresiones faciales y de la boca. We have shown Repliee Q2 with the name of Repliee Q1expo in the World Expo held in Aichi, Japan in June, 2005. Hemos demostrado Repliee Q2 con el nombre de Repliee Q1expo en la Exposición Universal celebrada en Aichi, Japón, en junio de 2005. In the demonstrations, Repliee Q1expo interacted with people with impersonating a tv interviewer.
En las manifestaciones, Repliee Q1expo interactuar con las personas con hacerse pasar por un entrevistador de la televisión. Repliee Q1expo had omnidirectional cameras and microphones surrounding her and tactile sensors embedded under a carpet and could recognize person's gestures, voice, and standing posision. Repliee Q1expo tenía cámaras y micrófonos omnidireccionales que la rodeaban y los sensores táctiles integrados en una alfombra y pueden reconocer los gestos de la persona, voz y posición de pie.
ROBONAUT
2
Diseñado y construido de
manera conjunta entre Toyota y General Motors, el Robonaut 2 es capaz de
utilizar las mismas herramientas que una persona, está pensado para colaborar
con los astronautas en sus caminatas espaciales y para reducir los riesgos en
la construcción de vehículos. Posee las mejores tecnologías de control de
movimientos y reconocimiento mediante la vista.
BIGDOG
Un par de robots BigDog.
BigDog es un robot andador, cuadrúpedo,
dinámicamente estable, para uso militar. Fue creado en 2005
conjuntamente por las compañías Boston Dynamics y Foster-Miller, el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la Nasa y la Concord
Field Station de la Universidad de Harvard.1 Mide 0,91 m de largo, por
0,76 de alto y pesa 110 kg; más o menos como una mula pequeña. Es
capaz de atravesar terrenos complicados a una velocidad de 6,4 km/h cargando
hasta 150 kg de peso y de subir pendientes de 35°.1 Un ordenador de a bordo
controla la tracción, en base a las entradas que recibe de los múltiples
sensores con los que cuenta el robot, así como la navegación y el equilibrio.
REEM
REEM es el prototipo de
robot humanoide construido por última PAL Robotics en España. Es un robot de
1,70 m de alto humanoide con 22 grados de libertad, con una base móvil con
ruedas, permitiendo que se mueva a 4 km / hora. La parte superior del robot se
compone de un torso con una pantalla táctil, dos brazos motorizados, que le dan
un alto grado de expresión, y una cabeza, que también está motorizado. Una gama
completa de sensores (cámaras, ultrasonidos, láser, etc.) asegura que el robot
es capaz de encontrar su camino de forma segura, evitando los obstáculos y las
personas. REEM puede ser utilizado como una guía, animador, punto de
información dinámico, para la vigilancia, la presencia de la tele, la
asistencia personal, o como una plataforma robótica para la investigación. Por
ejemplo, como guía, el primer robot explora el entorno y, a continuación
algunos puntos de interés deben ser seleccionados en su mapa (fi en las cabinas
de un centro de exposiciones). Después de conocer su entorno, REEM es capaz de
mostrar a la gente dónde están y guiar a su alrededor, evitando todo tipo de
obstáculos (tanto estática como dinámica).
REEM-A y REEM-B son los
primeros prototipos y el segundo de los robots humanoides creados por PAL
Robotics. REEM-B pueden reconocer, entender y levantar objetos y caminar por sí
mismo, evitando los obstáculos a través de la localización simultánea y mapeo.
El robot acepta comandos de voz y puede reconocer las caras.
Bibliografía
ROBOTS
DE ÚLTIMA GENERACIÓN
ROBOTICA
ORIGEN
Y ANTECEDENTES HISTORICOS
A lo largo de la historia el
hombre se a fascinado por maquinas que imitan el movimiento del hombre. A estas
maquinas los griegos las denominaban automatos. De esta palabra deriva la
palabra autómata: Maquina que imita la figura y los movimientos de un ser
animado.
Herón de Alejandría (85
d.C.) Tenía mecanismos animados que se movían a través de dispositivos hidráulicos,
poleas y palancas, y tenían fines eminentemente lúdicos.
La cultura árabe (siglos
VIII a XV) heredó y difundió los conocimientos griegos, utilizándolos no sólo
para mecanismos aplicados a la diversión, sino que le dio una aplicación
práctica, introduciéndolos en la vida cotidiana de la realeza. Ejemplo de estos
son diversos sistemas dispensadores automáticos de agua para beber a lavarse.
También de este periodo son otros autómatas, de los que hasta la actualidad no
han llegado más que referencias no suficientemente documentadas, como el Hombre
de hierro de Alberto Magno (1204-1282) o la cabeza parlante de Roger Bacon
(1214-1294).Otro ejemplo relevante de aquella época fue el Gallo de Estrasburgo
(1352). Este que es el autómata mas antiguo que se conserva en la actualidad,
formaba parte del reloj de la torre y la
catedral de Estrasburgo y al dar la hora
movía las alas y el pico.
Durante los siglos XV y XVI algunos de los
más relevantes representantes del renacimiento se interesan también por los
ingenios descritos y desarrollado por los griegos. Es conocido el León mecánico
construido por Leonardo Da Vinci (1452-1519) para el rey Luis XII de Francia,
que se abría el pecho con su garra y mostraba el escudo de armas del rey. En
España es conocido el Hombre de palo, construido por Juanelo Turriano en siglo
XVI para el emperador Carlos V. Este autómata con forma de monje, andaba y
movía la cabeza, ojos, boca y brazos.
Durante los
siglos XVII y XVIII se crearon ingenios mecánicos que tenían algunas de
las características de los robots actuales. Estos dispositivos fueron creados
en su gran mayoría por artesanos del gremio de la relojería. Su misión
principal era la de entretener a las gentes de la corte y servir de atracción
en las ferias. Estos autómatas representaban figuras humanas, animales o
pueblos enteros. Son destacables entre otros el pato de Vaucanson y los muñecos
de la familia Droz y de Mailladert.
Jacques Vaucanson (1709-1782), autor del
primer telar mecánico, construyó varios muñecos animados, entere los que se
destacan un flautista capas de tocar varias melodías y un pato (1738) capaz de
graznar, beber, comer, digerir y evacuar la comida. El relojero suizo Pierre
Jaquet Droz (1721-1790) y sus hijos Jaquet y Henri-Louis construyeron muñecos
capaces de escribir (1770), dibujar (1772) y tocar diversas melodías en un
órgano (1773). Estos aún se conservan en el museo de Arte e Historia de
Neuchastel, Suiza. Contemporáneo de los
relojeros franceses y suizos fue Henry Maillardet, quien construyó,
entre otros, una muñeca capas de dibujar y que aun se conserva en Filadelfia.
A finales del siglo XVIII y principios del
XIX se desarrollaron algunas ingeniosas invenciones mecánicas utilizadas
gene4ralmente en la industria textil, entre las que se destacan la hiladora
giratoria de Hargreaves (1770), la hiladora mecánica de Crompton (1779), el
telar mecánico de Cartwright (1785) y el telar de Jacquard (1801). Este último
utilizaba una cinta de papel perforada como un programa para las acciones de la
máquina. Es a partir de este momento cuando se empiezan a utilizar dispositivos
automáticos en la producción, dando paso a la automatización industrial.
Año Autor Autómata
1352 Desconocido Gallo de la
catedral de Estrasburgo.
1499 L. Da Vinci León
mecánico
1525 J. Turriano Hombre de
palo
1738 J. de Vaucanson
Flautista, tamborilero, pato, muñecas mecánicas de tamaño humano.
1769 W. Von Kempelen Jugador
de ajedrez.
1770 Familia Droz Escriba, organista, dibujante.
1805 H. Maillardet Muñeca mecánica capaz de dibujar.
ORIGEN
Y DESARROLLO DE LA ROBOTICA
La palabra robot fue
utilizada por primera vez en el año1921, cuando el escritor checo Karel Capek
(1890-1938) estrena en el teatro nacional de Praga su obra Rossum´s Universal
Robot (R.U.R). Su origen es la palabra eslava Robota, que se refiere al trabajo
realizado de manera forzada. Los robots de R.U.R eran maquinas androides
fabricadas a partir de la "formula" obtenida por un brillante
científico llamado Rossum. Estos robots servían a sus dueños humanos
desarrollando todos los trabajos forzados, hasta que finalmente se revelaban
contra sus dueños, destruyendo toda la vida humana, a excepción de sus
creadores, con la frustrada esperanza de que les enseñen a reproducirse.
El robot como maquina lleva un desarrollo independiente del termino
robot. Tras los primeros autómatas casi todos de aspecto humano los
progenitores más directos fueron los telemanipuladores. 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. Éste consistía en un dispositivo maestro en un
dispositivo mecánico maestro-esclavo. Años más tarde, en 1954, Goertz hizo uso de
la tecnología electrónica y del servocontrol sustituyendo la transmisión
mecánica por otra eléctrica y desarrollando así el primer telemanipulador con
servocontrol bilateral. En 1958 el ing. Raph Mosher del general electric,
desarrollo el Handy-Man, consistía en 2 brazos mecánicos teleoperados mediante
un maestro mediante un maestro del tipo denominado exoesqueleto.
La sustitución del operador
por un programa de ordenador que controlase los movimientos del manipulador dio
paso al concepto del robot.
La primera licencia de un
robot fue solicitada en 1954 por el inventor británico C.W. Kenward, esta
patente fue omitida por el reino unido en 1957 con el numero 781465. Sin
embargo, el estadounidense George C. Devol había establecido las bases para
fabricar el robot industrial moderno en 1954, esto fue patentado en 1961 con el
numero 2988237. En 1968 J.F Engelberger,
director de ing. de la división aeroespacial de la empresa Mannig Maxwell y
Moore en Stanford, Conneticut, firmo un
acuerdo con Kawasaki para la construcción de robots tipo Unimate, Nissan fue
quien ayudo al Japón a aventajar a Estados Unidos en el crecimiento de la
robótica, que formo la Asociación de
Robótica Industrial de Japón
(JIRA) en 1972.
Dos años mas tarde se formo
el instituto de robótica de América (RIA).Por su parte Europa tuvo un despertar
tardío. En 1973La firma Sueca ASEA Construyo el primer robot totalmente
eléctrico, el robot IRb6, seguido un año mas tarde por el IRb60. En 1980 se
fundo la Federación Internacional de
Robótica con sede en Estocolmo Suecia.
Los primeros Robot
respondían a las configuraciones esféricas y antropomórficas. En 1982 el
profesor Makino de la Universidad Yamanashi de Japón, desarrolla en concepto de
robot SCARA (Selective Compliance Assembly Robot Arm), que busca un Robot con
un número reducido de grados de libertad (3 o 4), un coste limitado y una
configuración dedicada al ensamblado de piezas. Los Robot en 30 años de
desarrollo han permitido que los robot tomen posición en todas las áreas de productivas y tipos de industrias. Los
futuros desarrollo de la robótica apunta aumentar su movilidad, destreza y
autonomía de sus acciones. Existen otros tipos de aplicaciones que han hecho
evolucionar en gran medida tanto la concepción de los Robots como su propia
morfología. Entre estos robot dedicados a las aplicaciones no industriales
destacan los robots espaciales (brazos
para lanzamiento y recuperación de satélites, vehículos de exploración lunar,
robots para construcción y mantenimiento de hardware en el espacio).
ROBOT
Un robot es una entidad virtual o mecánica artificial. En la práctica, esto
es por lo general un sistema electromecánico que, por su apariencia o sus
movimientos, ofrece la sensación de tener un propósito propio. La independencia
creada en sus movimientos hace que sus acciones sean la razón de un estudio
razonable y profundo en el área de la ciencia y tecnología. La palabra robot
puede referirse tanto a mecanismos físicos como a sistemas virtuales de
software, aunque suele aludirse a los segundos con el término de bots.
No hay un consenso sobre qué máquinas pueden ser consideradas robots, pero
sí existe un acuerdo general entre los expertos y el público sobre que los
robots tienden a hacer parte o todo lo que sigue: moverse, hacer funcionar un
brazo mecánico, sentir y manipular su entorno y mostrar un comportamiento
inteligente, especialmente si ese comportamiento imita al de los humanos o a
otros animales. Actualmente podría considerarse que un robot es una computadora
con la capacidad y el propósito de movimiento que en general es capaz de
desarrollar múltiples tareas de manera flexible según su programación; así que
podría diferenciarse de algún electrodoméstico específico.
Aunque las historias sobre ayudantes y acompañantes artificiales, así como
los intentos de crearlos, tienen una larga historia, las máquinas totalmente
autónomas no aparecieron hasta el siglo XX. El primer robot programable y
dirigido de forma digital, el Unimate, fue instalado en 1961 para levantar
piezas calientes de metal de una máquina de tinte y colocarlas.
Por lo general, la gente reacciona de forma positiva ante los robots con
los que se encuentra. Los robots domésticos para la limpieza y mantenimiento
del hogar son cada vez más comunes en los hogares. No obstante, existe una
cierta ansiedad sobre el impacto económico de la automatización y la amenaza
del armamento robótico, una ansiedad que se ve reflejada en el retrato a menudo
perverso y malvado de robots presentes en obras de la cultura popular.
Comparados con sus colegas de ficción, los robots reales siguen siendo
limitados.
ARQUITECTURA DE LOS ROBOTS
Existen diferentes tipos y clases de robots, entre ellos con forma humana,
de animales, de plantas o incluso de elementos arquitectónicos pero todos se
diferencian por sus capacidades y se clasifican en 4 formas:
1. Androides: robots con forma
humana. Imitan el comportamiento de las personas, su utilidad en la actualidad
es de solo experimentación. La principal limitante de este modelo es la
implementación del equilibrio en el desplazamiento, pues es bípedo.
2. Móviles: se desplazan mediante
una plataforma rodante (ruedas); estos robots aseguran el transporte de piezas
de un punto a otro.
3. Zoomórficos: es un sistema de
locomoción imitando a los animales. La aplicación de estos robots sirve, sobre
todo, para el estudio de volcanes y exploración espacial.
4. Poliarticulados: mueven sus
extremidades con pocos grados de libertad. Su principal utilidad es industrial,
para desplazar elementos que requieren cuidados.
LA ROBÓTICA EN LA ACTUALIDAD
En la actualidad, los robots comerciales e industriales son ampliamente
utilizados, y realizan tareas de forma más exacta o más barata que los humanos.
También se les utiliza en trabajos demasiado sucios, peligrosos o tediosos para
los humanos. Los robots son muy utilizados en plantas de manufactura, montaje y
embalaje, en transporte, en exploraciones en la Tierra y en el espacio,
cirugía, armamento, investigación en laboratorios y en la producción en masa de
bienes industriales o de consumo.
Otras aplicaciones incluyen la limpieza de residuos tóxicos, minería,
búsqueda y rescate de personas y localización de minas terrestres.
Existe una gran esperanza, especialmente en Japón, de que el cuidado del
hogar para la población de edad avanzada pueda ser desempeñado por robots.
Los robots parecen estar
abaratándose y reduciendo su tamaño, una tendencia relacionada con la
miniaturización de los componentes electrónicos que se utilizan para
controlarlos. Además, muchos robots son diseñados en simuladores mucho antes de
construirse y de que interactúen con ambientes físicos reales. Un buen ejemplo
de esto es el equipo Spiritual Machine, 12 un equipo de 5 robots desarrollado
totalmente en un ambiente virtual para jugar al fútbol en la liga mundial de la
F.I.R.A.
Además de los campos mencionados,
hay modelos trabajando en el sector educativo, servicios (por ejemplo, en lugar
de recepcionistas humanos o vigilancia) y tareas de búsqueda y rescate.
USOS MÉDICOS
Recientemente , se ha logrado un gran avance en los robots dedicados a la
medicina,15 con dos compañías en particular, Computer Motion e Intuitive
Surgical, que han recibido la aprobación regulatoria en América del Norte,
Europa y Asia para que sus robots sean utilizados en procedimientos de cirugía
invasiva mínima. Desde la compra de Computer Motion (creador del robot Zeus)
por Intuitive Surgical, se han desarrollado ya dos modelos de robot Da Vinci
por esta última. En la actualidad, existen más de 800 robots quirúrgicos Da
Vinci en el mundo, con aplicaciones en Urología, Ginecología, Cirugía general,
Cirugía Pediátrica, Cirugía Torácica, Cirugía Cardíaca y ORL. También la
automatización de laboratorios es un área en crecimiento. Aquí, los robots son
utilizados para transportar muestras biológicas o químicas entre instrumentos
tales como incubadoras, manejadores de líquidos y lectores. Otros lugares donde
los robots están remplazando a los humanos son la exploración del fondo
oceánico y exploración espacial. Para esas tareas se suele recurrir a robots de
tipo artrópodo.
DESARROLLO MODERNO
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, disparaban flechas retiradas de un carcaj e
incluso trazaban un kanji (caracter japonés).
Por otra parte, desde la generalización del uso de la tecnología en
procesos de producción con la Revolución industrial se intentó la construcción
de dispositivos automáticos que ayudasen o sustituyesen al hombre. Entre ellos
destacaron los Jaquemarts, muñecos de dos o más posiciones que golpean campanas
accionados por mecanismos de relojería china y japonesa.
Robots equipados con una sola rueda fueron utilizados para llevar a cabo
investigaciones sobre conducta, navegación y planeo de ruta. Cuando estuvieron
listos para intentar nuevamente con los robots caminantes, comenzaron con
pequeños hexápodos y otros tipos de robots de múltiples patas. Estos robots
imitaban insectos y artrópodos en funciones y forma. Como se ha hecho notar
anteriormente, la tendencia se dirige hacia ese tipo de cuerpos que ofrecen
gran flexibilidad y han probado adaptabilidad a cualquier ambiente.
Aibo de Sony. En una exposición de Caixa Galicia en Ponferrada
Con más de 4 piernas, estos robots son estáticamente estables lo que hace
que el trabajar con ellos sea más sencillo. Sólo recientemente se han hecho
progresos hacia los robots con locomoción bípeda.
En el sentido común de un autómata, el mayor robot en el mundo tendría que
ser el Maeslantkering, una barrera para tormentas del Plan Delta en los Países
Bajos construida en los años 1990, la cual se cierra automáticamente cuando es
necesario. Sin embargo, esta estructura no satisface los requerimientos de
movilidad o generalidad.
En 2002 Honda y Sony, comenzaron a vender comercialmente robots humanoides
como «mascotas». Los robots con forma de perro o de serpiente se encuentran,
sin embargo, en una fase de producción muy amplia, el ejemplo más notorio ha
sido Aibo de Sony.
LOS
ROBOTS INTELIGENTES AUTÓNOMOS SON LA NUEVA GENERACIÓN
Están situados en su
entorno, adoptan comportamientos, razonan, evolucionan y actúan como seres
vivos
Al menos seis campos de investigación
estructuran hoy la robótica avanzada: la que relaciona al robot con su entorno,
la conductual, la cognitiva, la epigenética o de desarrollo, la evolutiva y la
biorobótica. Es un gran campo de estudio interdisciplinar que se apoya en la
ingeniería mecánica, eléctrica, electrónica e informática, así como en la
ciencia física, anatomía, psicología, biología, zoología y etología, entre
otras. El fundamento de estas investigaciones es la Ciencia Cognitiva
Corporizada y la Nueva Inteligencia Artificial. Su finalidad: alumbrar robots
inteligentes y autónomos que razonan, se comportan, evolucionan y actúan como
las personas.
La robótica inteligente
autónoma es un enorme campo de estudio multidisciplinario, que se apoya
esencialmente sobre la ingeniería (mecánica, eléctrica, electrónica e
informática) y las ciencias (física, anatomía, psicología, biología, zoología,
etología, etc.). Se refiere a sistemas automáticos de alta complejidad que
presentan una estructura mecánica articulada –gobernada por un sistema de
control electrónico– y características de autonomía, fiabilidad, versatilidad y
movilidad.
En esencia, los “robots
inteligentes autónomos” son sistemas dinámicos que consisten en un controlador
electrónico acoplado a un cuerpo mecánico. Así, estas máquinas necesitan de
adecuados sistemas sensoriales (para percibir el entorno en donde se
desenvuelven), de una precisa estructura mecánica adaptable (a fin de disponer
de una cierta destreza física de locomoción y manipulación), de complejos
sistemas efectores (para ejecutar las tareas asignadas) y de sofisticados
sistemas de control (para llevar a cabo acciones correctivas cuando sea
necesario).
ROBÓTICA
SITUADA (SITUATED ROBOTICS)
Este enfoque se ocupa de los robots que están
insertos en entornos complejos y, a menudo, dinámicamente cambiantes. Se basa
sobre dos ideas centrales los robots a) “están corporizados” (embodiment), es
decir, tienen un cuerpo físico apto para experimentar su entorno de manera
directa, en donde sus acciones tienen una realimentación inmediata sobre sus
propias percepciones, y b) “están situados” (situatedness), o sea, están
inmersos dentro de un entorno; interaccionan con el mundo, el cual influye –de
forma directa– sobre su comportamiento.
Obviamente, la complejidad
del entorno tiene una relación estrecha con la complejidad del sistema de
control. En efecto, si el robot tiene que reaccionar rápida e inteligentemente en
un ambiente dinámico y desafiante, el problema del control se torna muy
difícil. Si el robot, en cambio, no necesita responder de manera rápida, se
reduce la complejidad requerida para elaborar el control.
Dentro de este paradigma, se
encuentran varios subparadigmas: la “robótica basada en el comportamiento”, la
“robótica cognitiva”, la “robótica epigenética”, la “robótica evolutiva” y la
“robótica biomimética”.
Robótica Basada en el
Comportamiento o la Conducta (Behaviour-Base Robotics)
Este acercamiento emplea el principio
conductista: los robots generan un comportamiento sólo cuando se los estimula;
es decir, reaccionan ante los cambios de su entorno local (como cuando alguien
toca accidentalmente un objeto caliente). Aquí, el diseñador divide las tareas
en numerosas y diferentes comportamientos básicos, cada una de los cuales se
ejecuta en una capa separada del sistema de control del robot.
Típicamente, estos módulos
(conductas) pueden ser la de evitar obstáculos, caminar, levantarse, etc. Las
funciones inteligentes del sistema, tales como percepción, planificación,
modelado, aprendizaje, etc. emergen de la interacción entre los distintos
módulos y el entorno físico en donde está inmerso el robot. El sistema de
control –totalmente distribuido– se construye de manera incremental, capa por
capa, a través de un proceso de ensayo y error, y cada capa es responsable
únicamente de una conducta básica [Moriello, 2005, p. 177/8].
Los sistemas basados en la
conducta son capaces de reaccionar en tiempo real, ya que calculan las acciones
directamente a partir de las percepciones (a través de un conjunto de reglas de
correspondencia situación-acción). Es importante observar que el número de
capas aumenta con la complejidad del problema. De este modo, una tarea muy
compleja puede estar más allá de la capacidad del diseñador (es muy complicado
definir todas las capas, sus interrelaciones y dependencias).
Otro inconveniente es que,
debido a la presencia de varias conductas y a su dinámica individual de
interacción con el mundo, muchas veces es difícil decir que una serie de
acciones en particular ha sido producto de una conducta particular. Algunas
veces varias conductas trabajan simultáneamente, o están intercambiándose
rápidamente.
Aunque tal vez alcancen la
inteligencia del insecto, probablemente los sistemas construidos a partir de
este enfoque tengan habilidades limitadas, ya que no tienen representaciones
internas [Dawson, 2002]. En efecto, este tipo de robots presentan una gran
dificultad para ejecutar tareas complejas y, en las más sencillas, no se
garantiza la mejor solución, la óptima.
ROBÓTICA
COGNITIVA (COGNITIVE ROBOTICS)
Esta aproximación utiliza
técnicas provenientes del campo de las Ciencias Cognitivas. Se ocupa de
implementar robots que perciben, razonan y actúan en entornos dinámicos,
desconocidos e imprevisibles. Tales robots deben tener funciones cognitivas de
muy alto nivel que impliquen razonar, por ejemplo, acerca de las metas, las
acciones, el tiempo, los estados cognitivos de otros robots, cuándo y qué
percibir, aprender de la experiencia, etc.
Para eso, deben poseen un
modelo simbólico e interno de su entorno local, y la suficiente capacidad de
razonamiento lógico para tomar decisiones y para ejecutar las tareas necesarias
a fin de alcanzar sus objetivos. En pocas palabras, esta línea de trabajo se
ocupa de implementar características cognitivas en los robots, tales como
percepción, formación de conceptos, atención, aprendizaje, memoria a corto y
largo plazo, etc.
Si se consigue que los
robots desarrollen por sí mismos sus capacidades cognitivas, se evitaría el
programarlos “a mano” para cada tarea o contingencia concebible [Kovács, 2004].
Asimismo, si se logra que los robots utilicen representaciones y mecanismos de
razonamiento similares a la de los humanos, se podría mejorar la interacción
hombre-máquina, así como las tareas de colaboración. Sin embargo, se necesita
un elevado poder de procesamiento (en especial si el robot cuenta con numerosos
sensores y actuadores) y mucha memoria (para representar el espacio de
estados).
ROBÓTICA
DE DESARROLLO O EPIGENÉTICA
Este enfoque se caracteriza porque trata de
implementar sistemas de control de propósito general, a través de un prolongado
proceso de desarrollo o auto-organización autónoma. Como resultado de la
interacción con su entorno, el robot es capaz de desarrollar diferentes –y cada
vez más complejas– capacidades perceptuales, cognitivas y comportamentales.
Se trata de un área de
investigación que integra la neurociencia del desarrollo, la psicología del
desarrollo y la robótica situada. Inicialmente el sistema puede estar dotado de
un pequeño conjunto de conductas o conocimientos innatos, pero –gracias a la
experiencia adquirida– es capaz de crear representaciones y acciones más
complejas. En síntesis, se trata de que la máquina desarrolle autónomamente las
habilidades adecuadas para un determinado entorno particular transitando por
las diferentes fases de su “desarrollo mental autónomo”.
La diferencia entre la
robótica de desarrollo y la robótica epigenética –a veces agrupadas bajo la
denominación de “robótica ontogenética” (ontogenetic robotics)– es algo sutil,
ya que se refiere al tipo de entorno. En efecto, mientras la primera hace
referencia únicamente al entorno físico, la segunda toma en cuenta también al
entorno social.
El término epigenético (más
allá de lo genético) fue introducido –en la psicología– por el psicólogo suizo
Jean Piaget para designar su nuevo campo de estudio que enfatiza la interacción
sensomotriz de la persona con el entorno físico, en lugar de tener en cuenta
solamente a los genes. Por otra parte, el psicólogo ruso Lev Vygotsky
complementó esta idea con la importancia de la interacción social.
ROBÓTICA
EVOLUTIVA (EVOLUTIONARY ROBOTICS)
Este acercamiento aplica los conocimientos
obtenidos de las Ciencias Naturales (biología y etología) y de la Vida
Artificial (redes neuronales, técnicas evolutivas y sistemas dinámicos) sobre
robots reales, a fin de que desarrollen sus propias habilidades en interacción
íntima con el entorno y sin la intervención humana.
Mediante un diseño fijo, es
difícil lograr que un robot se adapte (se auto-organice) a un entorno dinámico
que evoluciona –a menudo– mediante cambios caóticos. De allí que la robótica
evolutiva puede proporcionar una adecuada solución a este problema, ya que la
máquina puede adquirir automáticamente nuevos comportamientos dependiendo de
las situaciones dinámicas que se presentan en el entorno en donde está situada.
A través de la utilización
de técnicas evolutivas (algoritmos genéticos, programación genética y
estrategia evolutiva), se puede decidir evolucionar el sistema de control o
algunas características del cuerpo del robot (morfología, sensores, actuadores,
etc.) o co-evolucionar ambas.
De igual manera, se puede
decidir evolucionar físicamente el hardware (los circuitos electrónicos) o el
software (los programas o las reglas de control). No obstante, poco hay hecho
sobre hardware evolutivo [Fernández León, 2004] y, normalmente, lo que se hace
es evolucionar primero el controlador en una simulación por computadora y, sólo
después, se lo transfiere a los robots reales. El controlador del robot
consiste típicamente en redes neuronales artificiales, y la evolución consiste
en modificar los pesos de las conexiones de dicha red.
En la actualidad, el
principal inconveniente del control evolutivo es su lenta velocidad de
convergencia y la considerable cantidad de tiempo que tiene que pasar para
llevar a cabo el proceso evolutivo sobre un robot real. Asimismo, no es
apropiado para resolver problemas de creciente complejidad.
ROBÓTICA
BIOMIMÉTICA, BIORROBÓTICA O ROBÓTICA INSPIRADA BIOLÓGICAMENTE
Esta aproximación se ocupa
de diseñar robots que funcionan como los sistemas biológicos, de allí que se
basan sobre las Ciencias Naturales (biología, zoología y etología) y la
robótica. Dado que los sistemas biológicos realizan muchas tareas de
procesamiento complejas con máxima eficiencia, constituyen una buena referencia
para implementar sistemas artificiales que ejecuten tareas que los seres vivos
realizan de forma natural (interpretación de la información sensorial,
aprendizaje de movimientos, coordinación motora, etc.) [Ros, et al, 2002].
Aunque es posible obtener diferentes grados de “inspiración biológica” (desde
una vaga semejanza hasta una aceptable réplica), el objetivo último es realizar
máquinas y sistemas cada vez más similares al original [Dario, 2005].
La ventaja de construir
bio-robots es que, como es posible estudiar todos sus procesos internos, se los
puede contrastar con los diferentes órganos del animal del cual se inspira. En
la actualidad, los científicos desarrollan langostas, moscas, perros, peces,
serpientes y cucarachas robóticas, con el fin de emular –en mayor o mayor
medida– la conducta robusta, flexible y adaptable de los animales. No obstante,
pocas máquinas se parecen a sus homólogos naturales.
Replicar la biología no es
fácil y podría pasar bastante tiempo antes de que se puedan fabricar robots
biomiméticos que resulten verdaderamente útiles. Otro problema –quizás el
principal– es que, aunque se conoce muy bien los diferentes procesos de muchos
de estos seres vivos, hay una diferencia abismal con sus equivalentes humanos.
En efecto, el modo en el que percibe y actúa el hombre es extremadamente más
complejo que como lo hace una langosta, por dar un ejemplo.
ROBOT
HUMANOIDE
Un robot humanoide o un robot
antropomórfico es un robot con
su apariencia general, basado en el de la cuerpo humano , permitiendo la
interacción con hecha para humanos herramientas o entornos. En general, los
robots humanoides tienen un torso con una cabeza, dos brazos y dos piernas,
aunque algunas formas de robots humanoides pueden modelar sólo una parte del
cuerpo, por ejemplo, de la cintura para arriba.
Algunos robots humanoides también puede tener una 'cara', con 'ojos' y 'boca'. Androides son robots humanoides
construidos para parecerse estéticamente a un ser humano.
Los robots humanoides son utilizados como una
herramienta de investigación en diversas áreas científicas.
Los
investigadores necesitan entender la estructura del cuerpo humano y el
comportamiento (biomecánica) para construir y estudiar los robots humanoides. En el otro lado,
el intento de simular el cuerpo humano conduce a una mejor comprensión de la
misma.
La cognición humana es un campo de estudio que se
centra en cómo los seres humanos aprender de la información sensorial con el
fin de adquirir las habilidades perceptivas y motoras. Este conocimiento se
utiliza para desarrollar modelos computacionales de la conducta humana y se ha
ido mejorando con el tiempo.
Se ha sugerido que la robótica
muy avanzada facilitará la mejora de los seres humanos ordinarios. Ver el transhumanismo .
Aunque
el objetivo inicial de la investigación humanoide fue la de construir un mejor órtesis y prótesis para los seres humanos, el
conocimiento se ha transferido entre ambas disciplinas. Algunos ejemplos son: la pierna
potencia prótesis, deterioro neuromuscular, ortesis tobillo-pie biológica la
pierna y el antebrazo realistas prótesis.
Además
de la investigación, los robots humanoides se están desarrollando para llevar a
cabo las tareas humanas, como la asistencia personal, en el que debe ser capaz
de ayudar a los puestos de trabajo enfermos y ancianos, y sucio o peligroso.
Puestos de trabajo regulares, como ser recepcionista o un trabajador de una
línea de fabricación de automóviles también son adecuados para los humanoides. En
esencia, ya que pueden utilizar las herramientas y operar el equipo y los
vehículos diseñados para la forma humana, humanoides teóricamente podrían
ejecutar cualquier tarea un ser humano puede, por lo que siempre que tengan la
adecuada software . Sin
embargo, la complejidad de hacerlo es engañosamente grande.
Se están convirtiendo en cada
vez más popular para el abastecimiento de la hospitalidad también. Por ejemplo,
Úrsula, una mujer robot, canta, baila y habla a su público en los Estudios
Universal. Varias atracciones de Disney
emplear el uso de animatrons, robots que se ven, se mueven y hablan mucho como
seres humanos, en algunos de sus shows en los parques temáticos.
Estos animatrons mirar tan realista que puede ser difícil de descifrar desde la
distancia si son o no son realmente humanos. A pesar de que tienen una mirada realista, que no
tienen conocimiento o la autonomía física. Varios robots humanoides y sus
posibles aplicaciones en la vida cotidiana se presentan en un documental
independiente llamada Plug & Pray , que fue lanzado en 2010.
Los robots humanoides, sobre todo con inteligencia artificial algoritmos , podría ser útil para futuros
peligrosos y / o distantes de
exploración espacial misiones , sin tener la necesidad de
volver atrás de nuevo y volver a la Tierra una vez que la misión se ha
completado.
SENSORES
A is a device that measures some
attribute of the world.
Un sensor es un dispositivo que mide algún
atributo del mundo. Being one of the three
primitives of robotics (besides planning and control), sensing plays an
important role in . Siendo una de las tres primitivas de
la robótica (además de la planificación y control), la percepción juega un
papel importante en los
paradigmas robóticos
.
Sensors can be classified according to
the physical process with which they work or according to the type of
measurement information that they give as output. Los sensores pueden ser clasificados
de acuerdo con el proceso físico con la que trabajan o de acuerdo con el tipo
de información de medición que dan como salida. In
this case, the second approach was used. En este caso, el segundo
enfoque se utilizó.
LOS SENSORES PROPIOCEPTIVOS
sensors sense the position, the
orientation and the speed of the humanoid's body and joints. Propioceptivos sensores detectan la posición, la
orientación y la velocidad del cuerpo del humanoide y articulaciones.
In human beings inner ears are used to
maintain balance and orientation.
En los seres humanos oído interno se utilizan para mantener el equilibrio y la
orientación. Humanoid robots use to measure the acceleration, from
which velocity can be calculated by integration; to measure inclination; force sensors
placed in robot's hands and feet to measure contact force with environment;
position sensors, that indicate the actual position of the robot (from which
the velocity can be calculated by derivation) or even speed sensors. Los robots humanoides utilizar acelerómetros para medir la aceleración, de la cual
la velocidad se puede calcular por la integración; sensores
de inclinación para
medir la inclinación; sensores de fuerza colocados en las manos del robot y los
pies para medir la fuerza de contacto con el medio ambiente; sensores de
posición, que indican la posición real del robot (a partir de la cual la
velocidad se puede calcular por derivación) o incluso sensores de velocidad.
Los sensores exteroceptivos
An
artificial hand holding a lightbulb Una mano artificial la
celebración de una bombilla
Arrays of can be used to provide data on what
has been touched.
Las matrices de tactels puede ser utilizado para proporcionar
datos sobre lo que ha sido tocada. The uses an array of 34 tactels arranged
beneath its skin on each finger tip. Tactile
sensors also provide information about forces and torques transferred between
the robot and other objects.
La mano
de sombra se utiliza
una matriz de 34 tactels dispuestas por debajo de su poliuretano de la piel en cada punta de los dedos. [4] sensores táctiles también proporcionan
información sobre las fuerzas y momentos transferidos entre el robot y otros
objetos.
refers to processing data from any
modality which uses the electromagnetic spectrum to produce an image. Visión refiere a los datos de procesamiento
de cualquier modalidad que utiliza el espectro electromagnético para producir
una imagen. In humanoid robots it is used to
recognize objects and determine their properties. En los robots
humanoides que se utiliza para reconocer los objetos y determinar sus
propiedades. Vision sensors work most similarly to
the eyes of human beings. Sensores de visión de trabajar de forma más
similar a los ojos de los seres humanos. Most
humanoid robots use cameras as vision sensors. La mayoría de los robots humanoides
utilizan CCD cámaras como sensores de visión.
Sound sensors allow humanoid robots to
hear speech and environmental sounds, and perform as the ears of the human
being. are usually used for this task. Sensores de sonido permitir a los
robots humanoides para oír el habla y los sonidos ambientales, y actuar como
los oídos del ser humano. Micrófonos se utilizan generalmente para esta
tarea.
LOS ACTUADORES
are the motors responsible for motion
in the robot. Los actuadores son los responsables de los motores
de movimiento en el robot.
Humanoid robots are constructed in
such a way that they mimic the human body, so they use actuators that perform
like and , though with a different structure. Los robots humanoides están
construidas de tal forma que imitan el cuerpo humano, así que utilizan
actuadores que funcionan como músculos y articulaciones , aunque con una estructura
diferente. To achieve the same effect as human
motion, humanoid robots use mainly rotary actuators. Para lograr el
mismo efecto que el movimiento humano, los robots humanoides utilizar
actuadores rotativos principalmente. They can be
either electric, , , or . Pueden ser eléctrico, neumático , hidráulico , piezoeléctrico o ultrasónico .
Hydraulic and electric actuators have
a very rigid behavior and can only be made to act in a compliant manner through
the use of relatively complex feedback control strategies . Actuadores hidráulicos y eléctricos
tienen un comportamiento muy rígido y sólo se pueden hacer para actuar de una
manera compatible con el uso de estrategias de control relativamente complejos
de retroalimentación. While electric coreless
motor actuators are better suited for high speed and low load applications,
hydraulic ones operate well at low speed and high load applications.
Mientras que los actuadores eléctricos de motor sin núcleo son más adecuados
para aplicaciones de alta velocidad y baja carga, los hidráulicos funcionan
bien a baja velocidad y aplicaciones de alta carga.
Piezoelectric actuators generate a
small movement with a high force capability when voltage is applied. Actuadores piezoeléctricos generar un
pequeño movimiento con una capacidad elevada fuerza cuando se aplica tensión. They can be used for ultra-precise positioning and for
generating and handling high forces or pressures in static or dynamic
situations. Se pueden utilizar para ultra-precisa de posicionamiento y
para la generación y el manejo de grandes fuerzas o presiones en situaciones
estáticas o dinámicas.
Ultrasonic actuators are designed to
produce movements in a micrometer order at ultrasonic frequencies (over 20
kHz). Actuadores
ultrasónicos están diseñados para producir movimientos en un orden micrómetro a
frecuencias ultrasónicas (más de 20 kHz). They are
useful for controlling vibration, positioning applications and quick switching.
Son útiles para el control de vibraciones, de posicionamiento y aplicaciones de
conmutación rápida.
Pneumatic actuators operate on the
basis of . Los actuadores neumáticos funcionan
sobre la base de gas compresibilidad . As
they are inflated, they expand along the axis, and as they deflate, they
contract. A medida que se inflan, se expanden a lo largo del eje, y tal
y como se desinflan, se contraen. If one end is
fixed, the other will move in a linear . Si un extremo está fijo y el otro se
moverá en un lineal trayectoria . These
actuators are intended for low speed and low/medium load applications.
Estos actuadores están diseñados para aplicaciones de baja velocidad y de carga
de baja / media. Between pneumatic actuators there
are: , , pneumatic engines, pneumatic
stepper motors and . Entre los actuadores neumáticos se
encuentran: cilindros , los fuelles neumáticos, motores, motores paso a
paso neumática y neumáticos
músculos artificiales
.
PLANIFICACIÓN Y CONTROL
In planning and control, the essential
difference between humanoids and other kinds of robots (like ones) is that the movement of the
robot has to be human-like, using legged locomotion, especially biped . En la planificación y el control, la
diferencia esencial entre humanoides y otros tipos de robots (como industriales seres) es que el movimiento del robot
tiene que ser similar a la humana, utilizando la locomoción patas, sobre todo
bípedo andar . The
ideal planning for humanoid movements during normal walking should result in
minimum energy consumption, like it does in the human body. La
planificación ideal para los movimientos humanoides durante la marcha normal
debería resultar en un consumo mínimo de energía, como lo hace en el cuerpo
humano. For this reason, studies on and of these kinds of structures become
more and more important.
Por esta razón, los estudios sobre la
dinámica y de
control de estos
tipos de estructuras cada vez más importante.
To maintain dynamic balance during the
, a robot needs information about
contact force and its current and desired motion. Para mantener el equilibrio dinámico
durante la caminata , un robot necesita información
acerca de la fuerza de contacto y su movimiento actual y el deseado. The solution to this problem relies on a major concept,
the (ZMP). La solución a este problema se basa
en un concepto importante, el punto de momento
cero (ZMP).
Another characteristic of humanoid
robots is that they move, gather information (using sensors) on the "real
world" and interact with it.
Otra de las características de los robots humanoides es que se mueven,
recopilar información (mediante sensores) en el "mundo real" e
interactuar con él. They don't stay still like
factory manipulators and other robots that work in highly structured
environments. No se quedan quietos como manipuladores de fábrica y otros
robots que trabajan en ambientes altamente estructurados. To allow humanoids to move in complex environments,
planning and control must focus on self-collision detection, path planning and
obstacle avoidance. Para permitir que los humanoides para moverse en
entornos complejos, la planificación y el control debe centrarse en la
planificación de la auto-colisión trayectoria de detección y evasión de
obstáculos.
Humanoids don't yet have some features
of the human body.
Los humanoides aún no tienen algunas de las características del cuerpo humano. They include structures with variable flexibility, which
provide safety (to the robot itself and to the people), and redundancy of
movements, ie more and
therefore wide task availability.
Estos incluyen estructuras con flexibilidad variable, que proporcionan
seguridad (para el propio robot y de las personas), y la redundancia de los
movimientos, es decir, más grados de libertad y la disponibilidad de trabajo tanto
de ancho. Although these characteristics are
desirable to humanoid robots, they will bring more complexity and new problems
to planning and control. Aunque estas características son deseables para
los robots humanoides, que traerá una mayor complejidad y nuevos problemas de
planificación y control.
ROBOTS
DE ÚLTIMA GENERACIÓN
Kobian, robot que es capaz de expresar emociones
¿Qué está haciendo el robot de la
imagen de arriba? Llorar. O quizás solo triste, pero con ese gesto nos podemos
hacer una idea de lo que sus creadores han querido que transmita.
Los robots
puede que no tengan sentimientos,
pero están aprendiendo a simularlos o sobre todo a mostrarlos. Kobian es el
mejor ejemplo hasta la fecha y ha sido creado por la Universidad japonesa de
Waseda.
El robot Kobian
es capaz de mostrar hasta siete emociones, con la alegría, enojo, felicidad e
incluso confusión entre ellas.
Este desarrollo tiene un claro fin:
que estos robots puedan servir de compañía y ayuda a los ancianos japoneses, cada vez más numerosos.
De momento les queda poder expresar
esas emociones básicas de forma automática y no solo cuando se han programado
para ello. Aunque entonces quizás deberíamos asustarnos nosotros.
REPLIEE Q2
Furthermore, it has 13 DoFs in the head so that it can make some facial expressions and mouth shapes. Además, cuenta con 13 DoFs en la cabeza por lo que puede hacer que algunas expresiones faciales y de la boca. We have shown Repliee Q2 with the name of Repliee Q1expo in the World Expo held in Aichi, Japan in June, 2005. Hemos demostrado Repliee Q2 con el nombre de Repliee Q1expo en la Exposición Universal celebrada en Aichi, Japón, en junio de 2005. In the demonstrations, Repliee Q1expo interacted with people with impersonating a tv interviewer.
En las manifestaciones, Repliee Q1expo interactuar con las personas con hacerse pasar por un entrevistador de la televisión. Repliee Q1expo had omnidirectional cameras and microphones surrounding her and tactile sensors embedded under a carpet and could recognize person's gestures, voice, and standing posision. Repliee Q1expo tenía cámaras y micrófonos omnidireccionales que la rodeaban y los sensores táctiles integrados en una alfombra y pueden reconocer los gestos de la persona, voz y posición de pie.
ROBONAUT
2
Diseñado y construido de
manera conjunta entre Toyota y General Motors, el Robonaut 2 es capaz de
utilizar las mismas herramientas que una persona, está pensado para colaborar
con los astronautas en sus caminatas espaciales y para reducir los riesgos en
la construcción de vehículos. Posee las mejores tecnologías de control de
movimientos y reconocimiento mediante la vista.
BIGDOG
Un par de robots BigDog.
BigDog es un robot andador, cuadrúpedo,
dinámicamente estable, para uso militar. Fue creado en 2005
conjuntamente por las compañías Boston Dynamics y Foster-Miller, el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la Nasa y la Concord
Field Station de la Universidad de Harvard.1 Mide 0,91 m de largo, por
0,76 de alto y pesa 110 kg; más o menos como una mula pequeña. Es
capaz de atravesar terrenos complicados a una velocidad de 6,4 km/h cargando
hasta 150 kg de peso y de subir pendientes de 35°.1 Un ordenador de a bordo
controla la tracción, en base a las entradas que recibe de los múltiples
sensores con los que cuenta el robot, así como la navegación y el equilibrio.
REEM
REEM es el prototipo de
robot humanoide construido por última PAL Robotics en España. Es un robot de
1,70 m de alto humanoide con 22 grados de libertad, con una base móvil con
ruedas, permitiendo que se mueva a 4 km / hora. La parte superior del robot se
compone de un torso con una pantalla táctil, dos brazos motorizados, que le dan
un alto grado de expresión, y una cabeza, que también está motorizado. Una gama
completa de sensores (cámaras, ultrasonidos, láser, etc.) asegura que el robot
es capaz de encontrar su camino de forma segura, evitando los obstáculos y las
personas. REEM puede ser utilizado como una guía, animador, punto de
información dinámico, para la vigilancia, la presencia de la tele, la
asistencia personal, o como una plataforma robótica para la investigación. Por
ejemplo, como guía, el primer robot explora el entorno y, a continuación
algunos puntos de interés deben ser seleccionados en su mapa (fi en las cabinas
de un centro de exposiciones). Después de conocer su entorno, REEM es capaz de
mostrar a la gente dónde están y guiar a su alrededor, evitando todo tipo de
obstáculos (tanto estática como dinámica).
REEM-A y REEM-B son los
primeros prototipos y el segundo de los robots humanoides creados por PAL
Robotics. REEM-B pueden reconocer, entender y levantar objetos y caminar por sí
mismo, evitando los obstáculos a través de la localización simultánea y mapeo.
El robot acepta comandos de voz y puede reconocer las caras.
Bibliografía
ROBOTS
DE ÚLTIMA GENERACIÓN
ROBOTICA
ORIGEN
Y ANTECEDENTES HISTORICOS
A lo largo de la historia el
hombre se a fascinado por maquinas que imitan el movimiento del hombre. A estas
maquinas los griegos las denominaban automatos. De esta palabra deriva la
palabra autómata: Maquina que imita la figura y los movimientos de un ser
animado.
Herón de Alejandría (85
d.C.) Tenía mecanismos animados que se movían a través de dispositivos hidráulicos,
poleas y palancas, y tenían fines eminentemente lúdicos.
La cultura árabe (siglos
VIII a XV) heredó y difundió los conocimientos griegos, utilizándolos no sólo
para mecanismos aplicados a la diversión, sino que le dio una aplicación
práctica, introduciéndolos en la vida cotidiana de la realeza. Ejemplo de estos
son diversos sistemas dispensadores automáticos de agua para beber a lavarse.
También de este periodo son otros autómatas, de los que hasta la actualidad no
han llegado más que referencias no suficientemente documentadas, como el Hombre
de hierro de Alberto Magno (1204-1282) o la cabeza parlante de Roger Bacon
(1214-1294).Otro ejemplo relevante de aquella época fue el Gallo de Estrasburgo
(1352). Este que es el autómata mas antiguo que se conserva en la actualidad,
formaba parte del reloj de la torre y la
catedral de Estrasburgo y al dar la hora
movía las alas y el pico.
Durante los siglos XV y XVI algunos de los
más relevantes representantes del renacimiento se interesan también por los
ingenios descritos y desarrollado por los griegos. Es conocido el León mecánico
construido por Leonardo Da Vinci (1452-1519) para el rey Luis XII de Francia,
que se abría el pecho con su garra y mostraba el escudo de armas del rey. En
España es conocido el Hombre de palo, construido por Juanelo Turriano en siglo
XVI para el emperador Carlos V. Este autómata con forma de monje, andaba y
movía la cabeza, ojos, boca y brazos.
Durante los
siglos XVII y XVIII se crearon ingenios mecánicos que tenían algunas de
las características de los robots actuales. Estos dispositivos fueron creados
en su gran mayoría por artesanos del gremio de la relojería. Su misión
principal era la de entretener a las gentes de la corte y servir de atracción
en las ferias. Estos autómatas representaban figuras humanas, animales o
pueblos enteros. Son destacables entre otros el pato de Vaucanson y los muñecos
de la familia Droz y de Mailladert.
Jacques Vaucanson (1709-1782), autor del
primer telar mecánico, construyó varios muñecos animados, entere los que se
destacan un flautista capas de tocar varias melodías y un pato (1738) capaz de
graznar, beber, comer, digerir y evacuar la comida. El relojero suizo Pierre
Jaquet Droz (1721-1790) y sus hijos Jaquet y Henri-Louis construyeron muñecos
capaces de escribir (1770), dibujar (1772) y tocar diversas melodías en un
órgano (1773). Estos aún se conservan en el museo de Arte e Historia de
Neuchastel, Suiza. Contemporáneo de los
relojeros franceses y suizos fue Henry Maillardet, quien construyó,
entre otros, una muñeca capas de dibujar y que aun se conserva en Filadelfia.
A finales del siglo XVIII y principios del
XIX se desarrollaron algunas ingeniosas invenciones mecánicas utilizadas
gene4ralmente en la industria textil, entre las que se destacan la hiladora
giratoria de Hargreaves (1770), la hiladora mecánica de Crompton (1779), el
telar mecánico de Cartwright (1785) y el telar de Jacquard (1801). Este último
utilizaba una cinta de papel perforada como un programa para las acciones de la
máquina. Es a partir de este momento cuando se empiezan a utilizar dispositivos
automáticos en la producción, dando paso a la automatización industrial.
Año Autor Autómata
1352 Desconocido Gallo de la
catedral de Estrasburgo.
1499 L. Da Vinci León
mecánico
1525 J. Turriano Hombre de
palo
1738 J. de Vaucanson
Flautista, tamborilero, pato, muñecas mecánicas de tamaño humano.
1769 W. Von Kempelen Jugador
de ajedrez.
1770 Familia Droz Escriba, organista, dibujante.
1805 H. Maillardet Muñeca mecánica capaz de dibujar.
ORIGEN
Y DESARROLLO DE LA ROBOTICA
La palabra robot fue
utilizada por primera vez en el año1921, cuando el escritor checo Karel Capek
(1890-1938) estrena en el teatro nacional de Praga su obra Rossum´s Universal
Robot (R.U.R). Su origen es la palabra eslava Robota, que se refiere al trabajo
realizado de manera forzada. Los robots de R.U.R eran maquinas androides
fabricadas a partir de la "formula" obtenida por un brillante
científico llamado Rossum. Estos robots servían a sus dueños humanos
desarrollando todos los trabajos forzados, hasta que finalmente se revelaban
contra sus dueños, destruyendo toda la vida humana, a excepción de sus
creadores, con la frustrada esperanza de que les enseñen a reproducirse.
El robot como maquina lleva un desarrollo independiente del termino
robot. Tras los primeros autómatas casi todos de aspecto humano los
progenitores más directos fueron los telemanipuladores. 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. Éste consistía en un dispositivo maestro en un
dispositivo mecánico maestro-esclavo. Años más tarde, en 1954, Goertz hizo uso de
la tecnología electrónica y del servocontrol sustituyendo la transmisión
mecánica por otra eléctrica y desarrollando así el primer telemanipulador con
servocontrol bilateral. En 1958 el ing. Raph Mosher del general electric,
desarrollo el Handy-Man, consistía en 2 brazos mecánicos teleoperados mediante
un maestro mediante un maestro del tipo denominado exoesqueleto.
La sustitución del operador
por un programa de ordenador que controlase los movimientos del manipulador dio
paso al concepto del robot.
La primera licencia de un
robot fue solicitada en 1954 por el inventor británico C.W. Kenward, esta
patente fue omitida por el reino unido en 1957 con el numero 781465. Sin
embargo, el estadounidense George C. Devol había establecido las bases para
fabricar el robot industrial moderno en 1954, esto fue patentado en 1961 con el
numero 2988237. En 1968 J.F Engelberger,
director de ing. de la división aeroespacial de la empresa Mannig Maxwell y
Moore en Stanford, Conneticut, firmo un
acuerdo con Kawasaki para la construcción de robots tipo Unimate, Nissan fue
quien ayudo al Japón a aventajar a Estados Unidos en el crecimiento de la
robótica, que formo la Asociación de
Robótica Industrial de Japón
(JIRA) en 1972.
Dos años mas tarde se formo
el instituto de robótica de América (RIA).Por su parte Europa tuvo un despertar
tardío. En 1973La firma Sueca ASEA Construyo el primer robot totalmente
eléctrico, el robot IRb6, seguido un año mas tarde por el IRb60. En 1980 se
fundo la Federación Internacional de
Robótica con sede en Estocolmo Suecia.
Los primeros Robot
respondían a las configuraciones esféricas y antropomórficas. En 1982 el
profesor Makino de la Universidad Yamanashi de Japón, desarrolla en concepto de
robot SCARA (Selective Compliance Assembly Robot Arm), que busca un Robot con
un número reducido de grados de libertad (3 o 4), un coste limitado y una
configuración dedicada al ensamblado de piezas. Los Robot en 30 años de
desarrollo han permitido que los robot tomen posición en todas las áreas de productivas y tipos de industrias. Los
futuros desarrollo de la robótica apunta aumentar su movilidad, destreza y
autonomía de sus acciones. Existen otros tipos de aplicaciones que han hecho
evolucionar en gran medida tanto la concepción de los Robots como su propia
morfología. Entre estos robot dedicados a las aplicaciones no industriales
destacan los robots espaciales (brazos
para lanzamiento y recuperación de satélites, vehículos de exploración lunar,
robots para construcción y mantenimiento de hardware en el espacio).
ROBOT
Un robot es una entidad virtual o mecánica artificial. En la práctica, esto
es por lo general un sistema electromecánico que, por su apariencia o sus
movimientos, ofrece la sensación de tener un propósito propio. La independencia
creada en sus movimientos hace que sus acciones sean la razón de un estudio
razonable y profundo en el área de la ciencia y tecnología. La palabra robot
puede referirse tanto a mecanismos físicos como a sistemas virtuales de
software, aunque suele aludirse a los segundos con el término de bots.
No hay un consenso sobre qué máquinas pueden ser consideradas robots, pero
sí existe un acuerdo general entre los expertos y el público sobre que los
robots tienden a hacer parte o todo lo que sigue: moverse, hacer funcionar un
brazo mecánico, sentir y manipular su entorno y mostrar un comportamiento
inteligente, especialmente si ese comportamiento imita al de los humanos o a
otros animales. Actualmente podría considerarse que un robot es una computadora
con la capacidad y el propósito de movimiento que en general es capaz de
desarrollar múltiples tareas de manera flexible según su programación; así que
podría diferenciarse de algún electrodoméstico específico.
Aunque las historias sobre ayudantes y acompañantes artificiales, así como
los intentos de crearlos, tienen una larga historia, las máquinas totalmente
autónomas no aparecieron hasta el siglo XX. El primer robot programable y
dirigido de forma digital, el Unimate, fue instalado en 1961 para levantar
piezas calientes de metal de una máquina de tinte y colocarlas.
Por lo general, la gente reacciona de forma positiva ante los robots con
los que se encuentra. Los robots domésticos para la limpieza y mantenimiento
del hogar son cada vez más comunes en los hogares. No obstante, existe una
cierta ansiedad sobre el impacto económico de la automatización y la amenaza
del armamento robótico, una ansiedad que se ve reflejada en el retrato a menudo
perverso y malvado de robots presentes en obras de la cultura popular.
Comparados con sus colegas de ficción, los robots reales siguen siendo
limitados.
ARQUITECTURA DE LOS ROBOTS
Existen diferentes tipos y clases de robots, entre ellos con forma humana,
de animales, de plantas o incluso de elementos arquitectónicos pero todos se
diferencian por sus capacidades y se clasifican en 4 formas:
1. Androides: robots con forma
humana. Imitan el comportamiento de las personas, su utilidad en la actualidad
es de solo experimentación. La principal limitante de este modelo es la
implementación del equilibrio en el desplazamiento, pues es bípedo.
2. Móviles: se desplazan mediante
una plataforma rodante (ruedas); estos robots aseguran el transporte de piezas
de un punto a otro.
3. Zoomórficos: es un sistema de
locomoción imitando a los animales. La aplicación de estos robots sirve, sobre
todo, para el estudio de volcanes y exploración espacial.
4. Poliarticulados: mueven sus
extremidades con pocos grados de libertad. Su principal utilidad es industrial,
para desplazar elementos que requieren cuidados.
LA ROBÓTICA EN LA ACTUALIDAD
En la actualidad, los robots comerciales e industriales son ampliamente
utilizados, y realizan tareas de forma más exacta o más barata que los humanos.
También se les utiliza en trabajos demasiado sucios, peligrosos o tediosos para
los humanos. Los robots son muy utilizados en plantas de manufactura, montaje y
embalaje, en transporte, en exploraciones en la Tierra y en el espacio,
cirugía, armamento, investigación en laboratorios y en la producción en masa de
bienes industriales o de consumo.
Otras aplicaciones incluyen la limpieza de residuos tóxicos, minería,
búsqueda y rescate de personas y localización de minas terrestres.
Existe una gran esperanza, especialmente en Japón, de que el cuidado del
hogar para la población de edad avanzada pueda ser desempeñado por robots.
Los robots parecen estar
abaratándose y reduciendo su tamaño, una tendencia relacionada con la
miniaturización de los componentes electrónicos que se utilizan para
controlarlos. Además, muchos robots son diseñados en simuladores mucho antes de
construirse y de que interactúen con ambientes físicos reales. Un buen ejemplo
de esto es el equipo Spiritual Machine, 12 un equipo de 5 robots desarrollado
totalmente en un ambiente virtual para jugar al fútbol en la liga mundial de la
F.I.R.A.
Además de los campos mencionados,
hay modelos trabajando en el sector educativo, servicios (por ejemplo, en lugar
de recepcionistas humanos o vigilancia) y tareas de búsqueda y rescate.
USOS MÉDICOS
Recientemente , se ha logrado un gran avance en los robots dedicados a la
medicina,15 con dos compañías en particular, Computer Motion e Intuitive
Surgical, que han recibido la aprobación regulatoria en América del Norte,
Europa y Asia para que sus robots sean utilizados en procedimientos de cirugía
invasiva mínima. Desde la compra de Computer Motion (creador del robot Zeus)
por Intuitive Surgical, se han desarrollado ya dos modelos de robot Da Vinci
por esta última. En la actualidad, existen más de 800 robots quirúrgicos Da
Vinci en el mundo, con aplicaciones en Urología, Ginecología, Cirugía general,
Cirugía Pediátrica, Cirugía Torácica, Cirugía Cardíaca y ORL. También la
automatización de laboratorios es un área en crecimiento. Aquí, los robots son
utilizados para transportar muestras biológicas o químicas entre instrumentos
tales como incubadoras, manejadores de líquidos y lectores. Otros lugares donde
los robots están remplazando a los humanos son la exploración del fondo
oceánico y exploración espacial. Para esas tareas se suele recurrir a robots de
tipo artrópodo.
DESARROLLO MODERNO
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, disparaban flechas retiradas de un carcaj e
incluso trazaban un kanji (caracter japonés).
Por otra parte, desde la generalización del uso de la tecnología en
procesos de producción con la Revolución industrial se intentó la construcción
de dispositivos automáticos que ayudasen o sustituyesen al hombre. Entre ellos
destacaron los Jaquemarts, muñecos de dos o más posiciones que golpean campanas
accionados por mecanismos de relojería china y japonesa.
Robots equipados con una sola rueda fueron utilizados para llevar a cabo
investigaciones sobre conducta, navegación y planeo de ruta. Cuando estuvieron
listos para intentar nuevamente con los robots caminantes, comenzaron con
pequeños hexápodos y otros tipos de robots de múltiples patas. Estos robots
imitaban insectos y artrópodos en funciones y forma. Como se ha hecho notar
anteriormente, la tendencia se dirige hacia ese tipo de cuerpos que ofrecen
gran flexibilidad y han probado adaptabilidad a cualquier ambiente.
Aibo de Sony. En una exposición de Caixa Galicia en Ponferrada
Con más de 4 piernas, estos robots son estáticamente estables lo que hace
que el trabajar con ellos sea más sencillo. Sólo recientemente se han hecho
progresos hacia los robots con locomoción bípeda.
En el sentido común de un autómata, el mayor robot en el mundo tendría que
ser el Maeslantkering, una barrera para tormentas del Plan Delta en los Países
Bajos construida en los años 1990, la cual se cierra automáticamente cuando es
necesario. Sin embargo, esta estructura no satisface los requerimientos de
movilidad o generalidad.
En 2002 Honda y Sony, comenzaron a vender comercialmente robots humanoides
como «mascotas». Los robots con forma de perro o de serpiente se encuentran,
sin embargo, en una fase de producción muy amplia, el ejemplo más notorio ha
sido Aibo de Sony.
LOS
ROBOTS INTELIGENTES AUTÓNOMOS SON LA NUEVA GENERACIÓN
Están situados en su
entorno, adoptan comportamientos, razonan, evolucionan y actúan como seres
vivos
Al menos seis campos de investigación
estructuran hoy la robótica avanzada: la que relaciona al robot con su entorno,
la conductual, la cognitiva, la epigenética o de desarrollo, la evolutiva y la
biorobótica. Es un gran campo de estudio interdisciplinar que se apoya en la
ingeniería mecánica, eléctrica, electrónica e informática, así como en la
ciencia física, anatomía, psicología, biología, zoología y etología, entre
otras. El fundamento de estas investigaciones es la Ciencia Cognitiva
Corporizada y la Nueva Inteligencia Artificial. Su finalidad: alumbrar robots
inteligentes y autónomos que razonan, se comportan, evolucionan y actúan como
las personas.
La robótica inteligente
autónoma es un enorme campo de estudio multidisciplinario, que se apoya
esencialmente sobre la ingeniería (mecánica, eléctrica, electrónica e
informática) y las ciencias (física, anatomía, psicología, biología, zoología,
etología, etc.). Se refiere a sistemas automáticos de alta complejidad que
presentan una estructura mecánica articulada –gobernada por un sistema de
control electrónico– y características de autonomía, fiabilidad, versatilidad y
movilidad.
En esencia, los “robots
inteligentes autónomos” son sistemas dinámicos que consisten en un controlador
electrónico acoplado a un cuerpo mecánico. Así, estas máquinas necesitan de
adecuados sistemas sensoriales (para percibir el entorno en donde se
desenvuelven), de una precisa estructura mecánica adaptable (a fin de disponer
de una cierta destreza física de locomoción y manipulación), de complejos
sistemas efectores (para ejecutar las tareas asignadas) y de sofisticados
sistemas de control (para llevar a cabo acciones correctivas cuando sea
necesario).
ROBÓTICA
SITUADA (SITUATED ROBOTICS)
Este enfoque se ocupa de los robots que están
insertos en entornos complejos y, a menudo, dinámicamente cambiantes. Se basa
sobre dos ideas centrales los robots a) “están corporizados” (embodiment), es
decir, tienen un cuerpo físico apto para experimentar su entorno de manera
directa, en donde sus acciones tienen una realimentación inmediata sobre sus
propias percepciones, y b) “están situados” (situatedness), o sea, están
inmersos dentro de un entorno; interaccionan con el mundo, el cual influye –de
forma directa– sobre su comportamiento.
Obviamente, la complejidad
del entorno tiene una relación estrecha con la complejidad del sistema de
control. En efecto, si el robot tiene que reaccionar rápida e inteligentemente en
un ambiente dinámico y desafiante, el problema del control se torna muy
difícil. Si el robot, en cambio, no necesita responder de manera rápida, se
reduce la complejidad requerida para elaborar el control.
Dentro de este paradigma, se
encuentran varios subparadigmas: la “robótica basada en el comportamiento”, la
“robótica cognitiva”, la “robótica epigenética”, la “robótica evolutiva” y la
“robótica biomimética”.
Robótica Basada en el
Comportamiento o la Conducta (Behaviour-Base Robotics)
Este acercamiento emplea el principio
conductista: los robots generan un comportamiento sólo cuando se los estimula;
es decir, reaccionan ante los cambios de su entorno local (como cuando alguien
toca accidentalmente un objeto caliente). Aquí, el diseñador divide las tareas
en numerosas y diferentes comportamientos básicos, cada una de los cuales se
ejecuta en una capa separada del sistema de control del robot.
Típicamente, estos módulos
(conductas) pueden ser la de evitar obstáculos, caminar, levantarse, etc. Las
funciones inteligentes del sistema, tales como percepción, planificación,
modelado, aprendizaje, etc. emergen de la interacción entre los distintos
módulos y el entorno físico en donde está inmerso el robot. El sistema de
control –totalmente distribuido– se construye de manera incremental, capa por
capa, a través de un proceso de ensayo y error, y cada capa es responsable
únicamente de una conducta básica [Moriello, 2005, p. 177/8].
Los sistemas basados en la
conducta son capaces de reaccionar en tiempo real, ya que calculan las acciones
directamente a partir de las percepciones (a través de un conjunto de reglas de
correspondencia situación-acción). Es importante observar que el número de
capas aumenta con la complejidad del problema. De este modo, una tarea muy
compleja puede estar más allá de la capacidad del diseñador (es muy complicado
definir todas las capas, sus interrelaciones y dependencias).
Otro inconveniente es que,
debido a la presencia de varias conductas y a su dinámica individual de
interacción con el mundo, muchas veces es difícil decir que una serie de
acciones en particular ha sido producto de una conducta particular. Algunas
veces varias conductas trabajan simultáneamente, o están intercambiándose
rápidamente.
Aunque tal vez alcancen la
inteligencia del insecto, probablemente los sistemas construidos a partir de
este enfoque tengan habilidades limitadas, ya que no tienen representaciones
internas [Dawson, 2002]. En efecto, este tipo de robots presentan una gran
dificultad para ejecutar tareas complejas y, en las más sencillas, no se
garantiza la mejor solución, la óptima.
ROBÓTICA
COGNITIVA (COGNITIVE ROBOTICS)
Esta aproximación utiliza
técnicas provenientes del campo de las Ciencias Cognitivas. Se ocupa de
implementar robots que perciben, razonan y actúan en entornos dinámicos,
desconocidos e imprevisibles. Tales robots deben tener funciones cognitivas de
muy alto nivel que impliquen razonar, por ejemplo, acerca de las metas, las
acciones, el tiempo, los estados cognitivos de otros robots, cuándo y qué
percibir, aprender de la experiencia, etc.
Para eso, deben poseen un
modelo simbólico e interno de su entorno local, y la suficiente capacidad de
razonamiento lógico para tomar decisiones y para ejecutar las tareas necesarias
a fin de alcanzar sus objetivos. En pocas palabras, esta línea de trabajo se
ocupa de implementar características cognitivas en los robots, tales como
percepción, formación de conceptos, atención, aprendizaje, memoria a corto y
largo plazo, etc.
Si se consigue que los
robots desarrollen por sí mismos sus capacidades cognitivas, se evitaría el
programarlos “a mano” para cada tarea o contingencia concebible [Kovács, 2004].
Asimismo, si se logra que los robots utilicen representaciones y mecanismos de
razonamiento similares a la de los humanos, se podría mejorar la interacción
hombre-máquina, así como las tareas de colaboración. Sin embargo, se necesita
un elevado poder de procesamiento (en especial si el robot cuenta con numerosos
sensores y actuadores) y mucha memoria (para representar el espacio de
estados).
ROBÓTICA
DE DESARROLLO O EPIGENÉTICA
Este enfoque se caracteriza porque trata de
implementar sistemas de control de propósito general, a través de un prolongado
proceso de desarrollo o auto-organización autónoma. Como resultado de la
interacción con su entorno, el robot es capaz de desarrollar diferentes –y cada
vez más complejas– capacidades perceptuales, cognitivas y comportamentales.
Se trata de un área de
investigación que integra la neurociencia del desarrollo, la psicología del
desarrollo y la robótica situada. Inicialmente el sistema puede estar dotado de
un pequeño conjunto de conductas o conocimientos innatos, pero –gracias a la
experiencia adquirida– es capaz de crear representaciones y acciones más
complejas. En síntesis, se trata de que la máquina desarrolle autónomamente las
habilidades adecuadas para un determinado entorno particular transitando por
las diferentes fases de su “desarrollo mental autónomo”.
La diferencia entre la
robótica de desarrollo y la robótica epigenética –a veces agrupadas bajo la
denominación de “robótica ontogenética” (ontogenetic robotics)– es algo sutil,
ya que se refiere al tipo de entorno. En efecto, mientras la primera hace
referencia únicamente al entorno físico, la segunda toma en cuenta también al
entorno social.
El término epigenético (más
allá de lo genético) fue introducido –en la psicología– por el psicólogo suizo
Jean Piaget para designar su nuevo campo de estudio que enfatiza la interacción
sensomotriz de la persona con el entorno físico, en lugar de tener en cuenta
solamente a los genes. Por otra parte, el psicólogo ruso Lev Vygotsky
complementó esta idea con la importancia de la interacción social.
ROBÓTICA
EVOLUTIVA (EVOLUTIONARY ROBOTICS)
Este acercamiento aplica los conocimientos
obtenidos de las Ciencias Naturales (biología y etología) y de la Vida
Artificial (redes neuronales, técnicas evolutivas y sistemas dinámicos) sobre
robots reales, a fin de que desarrollen sus propias habilidades en interacción
íntima con el entorno y sin la intervención humana.
Mediante un diseño fijo, es
difícil lograr que un robot se adapte (se auto-organice) a un entorno dinámico
que evoluciona –a menudo– mediante cambios caóticos. De allí que la robótica
evolutiva puede proporcionar una adecuada solución a este problema, ya que la
máquina puede adquirir automáticamente nuevos comportamientos dependiendo de
las situaciones dinámicas que se presentan en el entorno en donde está situada.
A través de la utilización
de técnicas evolutivas (algoritmos genéticos, programación genética y
estrategia evolutiva), se puede decidir evolucionar el sistema de control o
algunas características del cuerpo del robot (morfología, sensores, actuadores,
etc.) o co-evolucionar ambas.
De igual manera, se puede
decidir evolucionar físicamente el hardware (los circuitos electrónicos) o el
software (los programas o las reglas de control). No obstante, poco hay hecho
sobre hardware evolutivo [Fernández León, 2004] y, normalmente, lo que se hace
es evolucionar primero el controlador en una simulación por computadora y, sólo
después, se lo transfiere a los robots reales. El controlador del robot
consiste típicamente en redes neuronales artificiales, y la evolución consiste
en modificar los pesos de las conexiones de dicha red.
En la actualidad, el
principal inconveniente del control evolutivo es su lenta velocidad de
convergencia y la considerable cantidad de tiempo que tiene que pasar para
llevar a cabo el proceso evolutivo sobre un robot real. Asimismo, no es
apropiado para resolver problemas de creciente complejidad.
ROBÓTICA
BIOMIMÉTICA, BIORROBÓTICA O ROBÓTICA INSPIRADA BIOLÓGICAMENTE
Esta aproximación se ocupa
de diseñar robots que funcionan como los sistemas biológicos, de allí que se
basan sobre las Ciencias Naturales (biología, zoología y etología) y la
robótica. Dado que los sistemas biológicos realizan muchas tareas de
procesamiento complejas con máxima eficiencia, constituyen una buena referencia
para implementar sistemas artificiales que ejecuten tareas que los seres vivos
realizan de forma natural (interpretación de la información sensorial,
aprendizaje de movimientos, coordinación motora, etc.) [Ros, et al, 2002].
Aunque es posible obtener diferentes grados de “inspiración biológica” (desde
una vaga semejanza hasta una aceptable réplica), el objetivo último es realizar
máquinas y sistemas cada vez más similares al original [Dario, 2005].
La ventaja de construir
bio-robots es que, como es posible estudiar todos sus procesos internos, se los
puede contrastar con los diferentes órganos del animal del cual se inspira. En
la actualidad, los científicos desarrollan langostas, moscas, perros, peces,
serpientes y cucarachas robóticas, con el fin de emular –en mayor o mayor
medida– la conducta robusta, flexible y adaptable de los animales. No obstante,
pocas máquinas se parecen a sus homólogos naturales.
Replicar la biología no es
fácil y podría pasar bastante tiempo antes de que se puedan fabricar robots
biomiméticos que resulten verdaderamente útiles. Otro problema –quizás el
principal– es que, aunque se conoce muy bien los diferentes procesos de muchos
de estos seres vivos, hay una diferencia abismal con sus equivalentes humanos.
En efecto, el modo en el que percibe y actúa el hombre es extremadamente más
complejo que como lo hace una langosta, por dar un ejemplo.
ROBOT
HUMANOIDE
Un robot humanoide o un robot
antropomórfico es un robot con
su apariencia general, basado en el de la cuerpo humano , permitiendo la
interacción con hecha para humanos herramientas o entornos. En general, los
robots humanoides tienen un torso con una cabeza, dos brazos y dos piernas,
aunque algunas formas de robots humanoides pueden modelar sólo una parte del
cuerpo, por ejemplo, de la cintura para arriba.
Algunos robots humanoides también puede tener una 'cara', con 'ojos' y 'boca'. Androides son robots humanoides
construidos para parecerse estéticamente a un ser humano.
Los robots humanoides son utilizados como una
herramienta de investigación en diversas áreas científicas.
Los
investigadores necesitan entender la estructura del cuerpo humano y el
comportamiento (biomecánica) para construir y estudiar los robots humanoides. En el otro lado,
el intento de simular el cuerpo humano conduce a una mejor comprensión de la
misma.
La cognición humana es un campo de estudio que se
centra en cómo los seres humanos aprender de la información sensorial con el
fin de adquirir las habilidades perceptivas y motoras. Este conocimiento se
utiliza para desarrollar modelos computacionales de la conducta humana y se ha
ido mejorando con el tiempo.
Se ha sugerido que la robótica
muy avanzada facilitará la mejora de los seres humanos ordinarios. Ver el transhumanismo .
Aunque
el objetivo inicial de la investigación humanoide fue la de construir un mejor órtesis y prótesis para los seres humanos, el
conocimiento se ha transferido entre ambas disciplinas. Algunos ejemplos son: la pierna
potencia prótesis, deterioro neuromuscular, ortesis tobillo-pie biológica la
pierna y el antebrazo realistas prótesis.
Además
de la investigación, los robots humanoides se están desarrollando para llevar a
cabo las tareas humanas, como la asistencia personal, en el que debe ser capaz
de ayudar a los puestos de trabajo enfermos y ancianos, y sucio o peligroso.
Puestos de trabajo regulares, como ser recepcionista o un trabajador de una
línea de fabricación de automóviles también son adecuados para los humanoides. En
esencia, ya que pueden utilizar las herramientas y operar el equipo y los
vehículos diseñados para la forma humana, humanoides teóricamente podrían
ejecutar cualquier tarea un ser humano puede, por lo que siempre que tengan la
adecuada software . Sin
embargo, la complejidad de hacerlo es engañosamente grande.
Se están convirtiendo en cada
vez más popular para el abastecimiento de la hospitalidad también. Por ejemplo,
Úrsula, una mujer robot, canta, baila y habla a su público en los Estudios
Universal. Varias atracciones de Disney
emplear el uso de animatrons, robots que se ven, se mueven y hablan mucho como
seres humanos, en algunos de sus shows en los parques temáticos.
Estos animatrons mirar tan realista que puede ser difícil de descifrar desde la
distancia si son o no son realmente humanos. A pesar de que tienen una mirada realista, que no
tienen conocimiento o la autonomía física. Varios robots humanoides y sus
posibles aplicaciones en la vida cotidiana se presentan en un documental
independiente llamada Plug & Pray , que fue lanzado en 2010.
Los robots humanoides, sobre todo con inteligencia artificial algoritmos , podría ser útil para futuros
peligrosos y / o distantes de
exploración espacial misiones , sin tener la necesidad de
volver atrás de nuevo y volver a la Tierra una vez que la misión se ha
completado.
SENSORES
A is a device that measures some
attribute of the world.
Un sensor es un dispositivo que mide algún
atributo del mundo. Being one of the three
primitives of robotics (besides planning and control), sensing plays an
important role in . Siendo una de las tres primitivas de
la robótica (además de la planificación y control), la percepción juega un
papel importante en los
paradigmas robóticos
.
Sensors can be classified according to
the physical process with which they work or according to the type of
measurement information that they give as output. Los sensores pueden ser clasificados
de acuerdo con el proceso físico con la que trabajan o de acuerdo con el tipo
de información de medición que dan como salida. In
this case, the second approach was used. En este caso, el segundo
enfoque se utilizó.
LOS SENSORES PROPIOCEPTIVOS
sensors sense the position, the
orientation and the speed of the humanoid's body and joints. Propioceptivos sensores detectan la posición, la
orientación y la velocidad del cuerpo del humanoide y articulaciones.
In human beings inner ears are used to
maintain balance and orientation.
En los seres humanos oído interno se utilizan para mantener el equilibrio y la
orientación. Humanoid robots use to measure the acceleration, from
which velocity can be calculated by integration; to measure inclination; force sensors
placed in robot's hands and feet to measure contact force with environment;
position sensors, that indicate the actual position of the robot (from which
the velocity can be calculated by derivation) or even speed sensors. Los robots humanoides utilizar acelerómetros para medir la aceleración, de la cual
la velocidad se puede calcular por la integración; sensores
de inclinación para
medir la inclinación; sensores de fuerza colocados en las manos del robot y los
pies para medir la fuerza de contacto con el medio ambiente; sensores de
posición, que indican la posición real del robot (a partir de la cual la
velocidad se puede calcular por derivación) o incluso sensores de velocidad.
Los sensores exteroceptivos
An
artificial hand holding a lightbulb Una mano artificial la
celebración de una bombilla
Arrays of can be used to provide data on what
has been touched.
Las matrices de tactels puede ser utilizado para proporcionar
datos sobre lo que ha sido tocada. The uses an array of 34 tactels arranged
beneath its skin on each finger tip. Tactile
sensors also provide information about forces and torques transferred between
the robot and other objects.
La mano
de sombra se utiliza
una matriz de 34 tactels dispuestas por debajo de su poliuretano de la piel en cada punta de los dedos. [4] sensores táctiles también proporcionan
información sobre las fuerzas y momentos transferidos entre el robot y otros
objetos.
refers to processing data from any
modality which uses the electromagnetic spectrum to produce an image. Visión refiere a los datos de procesamiento
de cualquier modalidad que utiliza el espectro electromagnético para producir
una imagen. In humanoid robots it is used to
recognize objects and determine their properties. En los robots
humanoides que se utiliza para reconocer los objetos y determinar sus
propiedades. Vision sensors work most similarly to
the eyes of human beings. Sensores de visión de trabajar de forma más
similar a los ojos de los seres humanos. Most
humanoid robots use cameras as vision sensors. La mayoría de los robots humanoides
utilizan CCD cámaras como sensores de visión.
Sound sensors allow humanoid robots to
hear speech and environmental sounds, and perform as the ears of the human
being. are usually used for this task. Sensores de sonido permitir a los
robots humanoides para oír el habla y los sonidos ambientales, y actuar como
los oídos del ser humano. Micrófonos se utilizan generalmente para esta
tarea.
LOS ACTUADORES
are the motors responsible for motion
in the robot. Los actuadores son los responsables de los motores
de movimiento en el robot.
Humanoid robots are constructed in
such a way that they mimic the human body, so they use actuators that perform
like and , though with a different structure. Los robots humanoides están
construidas de tal forma que imitan el cuerpo humano, así que utilizan
actuadores que funcionan como músculos y articulaciones , aunque con una estructura
diferente. To achieve the same effect as human
motion, humanoid robots use mainly rotary actuators. Para lograr el
mismo efecto que el movimiento humano, los robots humanoides utilizar
actuadores rotativos principalmente. They can be
either electric, , , or . Pueden ser eléctrico, neumático , hidráulico , piezoeléctrico o ultrasónico .
Hydraulic and electric actuators have
a very rigid behavior and can only be made to act in a compliant manner through
the use of relatively complex feedback control strategies . Actuadores hidráulicos y eléctricos
tienen un comportamiento muy rígido y sólo se pueden hacer para actuar de una
manera compatible con el uso de estrategias de control relativamente complejos
de retroalimentación. While electric coreless
motor actuators are better suited for high speed and low load applications,
hydraulic ones operate well at low speed and high load applications.
Mientras que los actuadores eléctricos de motor sin núcleo son más adecuados
para aplicaciones de alta velocidad y baja carga, los hidráulicos funcionan
bien a baja velocidad y aplicaciones de alta carga.
Piezoelectric actuators generate a
small movement with a high force capability when voltage is applied. Actuadores piezoeléctricos generar un
pequeño movimiento con una capacidad elevada fuerza cuando se aplica tensión. They can be used for ultra-precise positioning and for
generating and handling high forces or pressures in static or dynamic
situations. Se pueden utilizar para ultra-precisa de posicionamiento y
para la generación y el manejo de grandes fuerzas o presiones en situaciones
estáticas o dinámicas.
Ultrasonic actuators are designed to
produce movements in a micrometer order at ultrasonic frequencies (over 20
kHz). Actuadores
ultrasónicos están diseñados para producir movimientos en un orden micrómetro a
frecuencias ultrasónicas (más de 20 kHz). They are
useful for controlling vibration, positioning applications and quick switching.
Son útiles para el control de vibraciones, de posicionamiento y aplicaciones de
conmutación rápida.
Pneumatic actuators operate on the
basis of . Los actuadores neumáticos funcionan
sobre la base de gas compresibilidad . As
they are inflated, they expand along the axis, and as they deflate, they
contract. A medida que se inflan, se expanden a lo largo del eje, y tal
y como se desinflan, se contraen. If one end is
fixed, the other will move in a linear . Si un extremo está fijo y el otro se
moverá en un lineal trayectoria . These
actuators are intended for low speed and low/medium load applications.
Estos actuadores están diseñados para aplicaciones de baja velocidad y de carga
de baja / media. Between pneumatic actuators there
are: , , pneumatic engines, pneumatic
stepper motors and . Entre los actuadores neumáticos se
encuentran: cilindros , los fuelles neumáticos, motores, motores paso a
paso neumática y neumáticos
músculos artificiales
.
PLANIFICACIÓN Y CONTROL
In planning and control, the essential
difference between humanoids and other kinds of robots (like ones) is that the movement of the
robot has to be human-like, using legged locomotion, especially biped . En la planificación y el control, la
diferencia esencial entre humanoides y otros tipos de robots (como industriales seres) es que el movimiento del robot
tiene que ser similar a la humana, utilizando la locomoción patas, sobre todo
bípedo andar . The
ideal planning for humanoid movements during normal walking should result in
minimum energy consumption, like it does in the human body. La
planificación ideal para los movimientos humanoides durante la marcha normal
debería resultar en un consumo mínimo de energía, como lo hace en el cuerpo
humano. For this reason, studies on and of these kinds of structures become
more and more important.
Por esta razón, los estudios sobre la
dinámica y de
control de estos
tipos de estructuras cada vez más importante.
To maintain dynamic balance during the
, a robot needs information about
contact force and its current and desired motion. Para mantener el equilibrio dinámico
durante la caminata , un robot necesita información
acerca de la fuerza de contacto y su movimiento actual y el deseado. The solution to this problem relies on a major concept,
the (ZMP). La solución a este problema se basa
en un concepto importante, el punto de momento
cero (ZMP).
Another characteristic of humanoid
robots is that they move, gather information (using sensors) on the "real
world" and interact with it.
Otra de las características de los robots humanoides es que se mueven,
recopilar información (mediante sensores) en el "mundo real" e
interactuar con él. They don't stay still like
factory manipulators and other robots that work in highly structured
environments. No se quedan quietos como manipuladores de fábrica y otros
robots que trabajan en ambientes altamente estructurados. To allow humanoids to move in complex environments,
planning and control must focus on self-collision detection, path planning and
obstacle avoidance. Para permitir que los humanoides para moverse en
entornos complejos, la planificación y el control debe centrarse en la
planificación de la auto-colisión trayectoria de detección y evasión de
obstáculos.
Humanoids don't yet have some features
of the human body.
Los humanoides aún no tienen algunas de las características del cuerpo humano. They include structures with variable flexibility, which
provide safety (to the robot itself and to the people), and redundancy of
movements, ie more and
therefore wide task availability.
Estos incluyen estructuras con flexibilidad variable, que proporcionan
seguridad (para el propio robot y de las personas), y la redundancia de los
movimientos, es decir, más grados de libertad y la disponibilidad de trabajo tanto
de ancho. Although these characteristics are
desirable to humanoid robots, they will bring more complexity and new problems
to planning and control. Aunque estas características son deseables para
los robots humanoides, que traerá una mayor complejidad y nuevos problemas de
planificación y control.
ROBOTS
DE ÚLTIMA GENERACIÓN
Kobian, robot que es capaz de expresar emociones
¿Qué está haciendo el robot de la
imagen de arriba? Llorar. O quizás solo triste, pero con ese gesto nos podemos
hacer una idea de lo que sus creadores han querido que transmita.
Los robots
puede que no tengan sentimientos,
pero están aprendiendo a simularlos o sobre todo a mostrarlos. Kobian es el
mejor ejemplo hasta la fecha y ha sido creado por la Universidad japonesa de
Waseda.
El robot Kobian
es capaz de mostrar hasta siete emociones, con la alegría, enojo, felicidad e
incluso confusión entre ellas.
Este desarrollo tiene un claro fin:
que estos robots puedan servir de compañía y ayuda a los ancianos japoneses, cada vez más numerosos.
De momento les queda poder expresar
esas emociones básicas de forma automática y no solo cuando se han programado
para ello. Aunque entonces quizás deberíamos asustarnos nosotros.
REPLIEE Q2
Furthermore, it has 13 DoFs in the head so that it can make some facial expressions and mouth shapes. Además, cuenta con 13 DoFs en la cabeza por lo que puede hacer que algunas expresiones faciales y de la boca. We have shown Repliee Q2 with the name of Repliee Q1expo in the World Expo held in Aichi, Japan in June, 2005. Hemos demostrado Repliee Q2 con el nombre de Repliee Q1expo en la Exposición Universal celebrada en Aichi, Japón, en junio de 2005. In the demonstrations, Repliee Q1expo interacted with people with impersonating a tv interviewer.
En las manifestaciones, Repliee Q1expo interactuar con las personas con hacerse pasar por un entrevistador de la televisión. Repliee Q1expo had omnidirectional cameras and microphones surrounding her and tactile sensors embedded under a carpet and could recognize person's gestures, voice, and standing posision. Repliee Q1expo tenía cámaras y micrófonos omnidireccionales que la rodeaban y los sensores táctiles integrados en una alfombra y pueden reconocer los gestos de la persona, voz y posición de pie.
ROBONAUT
2
Diseñado y construido de
manera conjunta entre Toyota y General Motors, el Robonaut 2 es capaz de
utilizar las mismas herramientas que una persona, está pensado para colaborar
con los astronautas en sus caminatas espaciales y para reducir los riesgos en
la construcción de vehículos. Posee las mejores tecnologías de control de
movimientos y reconocimiento mediante la vista.
BIGDOG
Un par de robots BigDog.
BigDog es un robot andador, cuadrúpedo,
dinámicamente estable, para uso militar. Fue creado en 2005
conjuntamente por las compañías Boston Dynamics y Foster-Miller, el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la Nasa y la Concord
Field Station de la Universidad de Harvard.1 Mide 0,91 m de largo, por
0,76 de alto y pesa 110 kg; más o menos como una mula pequeña. Es
capaz de atravesar terrenos complicados a una velocidad de 6,4 km/h cargando
hasta 150 kg de peso y de subir pendientes de 35°.1 Un ordenador de a bordo
controla la tracción, en base a las entradas que recibe de los múltiples
sensores con los que cuenta el robot, así como la navegación y el equilibrio.
REEM
REEM es el prototipo de
robot humanoide construido por última PAL Robotics en España. Es un robot de
1,70 m de alto humanoide con 22 grados de libertad, con una base móvil con
ruedas, permitiendo que se mueva a 4 km / hora. La parte superior del robot se
compone de un torso con una pantalla táctil, dos brazos motorizados, que le dan
un alto grado de expresión, y una cabeza, que también está motorizado. Una gama
completa de sensores (cámaras, ultrasonidos, láser, etc.) asegura que el robot
es capaz de encontrar su camino de forma segura, evitando los obstáculos y las
personas. REEM puede ser utilizado como una guía, animador, punto de
información dinámico, para la vigilancia, la presencia de la tele, la
asistencia personal, o como una plataforma robótica para la investigación. Por
ejemplo, como guía, el primer robot explora el entorno y, a continuación
algunos puntos de interés deben ser seleccionados en su mapa (fi en las cabinas
de un centro de exposiciones). Después de conocer su entorno, REEM es capaz de
mostrar a la gente dónde están y guiar a su alrededor, evitando todo tipo de
obstáculos (tanto estática como dinámica).
REEM-A y REEM-B son los
primeros prototipos y el segundo de los robots humanoides creados por PAL
Robotics. REEM-B pueden reconocer, entender y levantar objetos y caminar por sí
mismo, evitando los obstáculos a través de la localización simultánea y mapeo.
El robot acepta comandos de voz y puede reconocer las caras.
Bibliografía
