Indice
1.
Introducción
2.
Marco
Teórico
4. Bibliografía
1.
Introducción
A través del tiempo, el hombre ha
buscado nuevas formas de mejorar sus procesos
productivos A partir de la segunda mitad del siglo XX se
desarrolla tecnología que
permite automatizar estos procesos.
Surgen conceptos como robots e inteligencia
artificial. Pero, ¿qué significan estos
términos? La primera impresión que se nos viene a
la mente es autómata, automatización, es decir robot, o bien
palabras asociadas a ésta como lo es robótica.
Los robots llevan más de 40 años de estar
presentes en los procesos industriales del ser humano; los
primeros robots verdaderos se dieron a conocer a finales de los
años 50 y principios de los
60, esto gracias a un nuevo desarrollo de
tecnología, es decir la invención de
los transistores y
los circuitos
integrados.
Hay varios tipos de robots. Siempre cuando uno piensa en
el futuro se imagina una nueva tecnología mucho más
sofisticada. La gran variedad que hay de diferentes tipos y
funciones
programadas de un robot es impresionante. Existen robots de uso
doméstico, otros para ayuda médica, otros para
labores peligrosas, y bien los robots de la industria.
Pero los llamados Androides, es decir robots que semejan características humanas están muy
lejos de ser una realidad en nuestro mundo.
En este proyecto se da un
enfoque introductorio acerca de la robótica,
aplicaciones y consecuencias de su uso. Se indicarán las
perspectivas laborales que tiene la robótica con función
del ser humano, cuál es su funcionamiento en conjunto con
las personas para así obtener un trabajo más
rápido y mejor elaborado, en vista de que la
relación de humano-robot es un hecho cotidiano en estos
las industrias
modernas.
2. Marco
Teórico
Definición
Existen muchas formas de definir el término robot, podemos
utilizar la definición de 1979 del Robot Institute of
America, que dice:
Es un manipulador reprogramable y multifuncional diseñado
para mover material, partes, herramientas o
bien dispositivos especializados para desempeñar una
variedad de labores a través de movimientos diversos
programados.
Obviamente
esta definición es bastante rígida e
insípida; de una forma más personal se puede
decir que un robot es un dispositivo que permite realizar
labores mecánicas normalmente asociadas con los
humanos de una manera mucho más eficiente, y sin necesidad
de poner en riesgo la vida
humana.
La palabra robot, no es un término acuñado
recientemente, el origen etimológico de esta palabra
proviene del término checo "Robota" es decir trabajo
forzado y su uso se remonta a la obra teatral (PLAY) de 1921 del
checo Karel Capek titulada R.U.R., Robots Universales de Rossum
(Fig. 1). En esta obra Capek habla de la deshumanización
del hombre en un
medio tecnológico; a diferencia de los robots actuales
estos no eran de origen mecánico, sino más bien
creados a través de medios
químicos.
Figura de la obra R.U.R.
Figura 1
Pero no fue sino hasta 1942 que el término
robótica, es decir el estudio y uso de robots, se utiliza
por primera vez por el escritor y científico
ruso-americano Isaac Asimov en una pequeña historia titulada
Runaround.
Ahora surge la pregunta: a partir de cuándo nacen
los robots tal y como los conocemos hoy en día? Hacia
finales de la década de los 50 y principios de los
60 salen a la luz
pública los primeros robots industriales conocidos como
Unimates diseñados por George Devol y Joe Engelberger,
este último creó Unimation y fue el primero en
mercadear estas máquinas,
con lo cual se ganó el título de "Padre de la
Robótica".
Ya en la década de los 80 los brazos industriales
modernos incrementaron su capacidad y desempeño a través de microcontroladores y lenguajes de
programación más avanzados. Estos avances se
lograron gracias a las grandes inversiones de
las empresas
automovilísticas.
Los robots tal y cómo se nos presentan en las
películas, es decir aquellos similares a los seres
humanos, conocidos como Androides, se encuentran en un futuro muy
lejano. A pesar de eso los robots actuales son máquinas
muy sofisticadas que realizan labores productivas especializadas,
revolucionando el ambiente
laboral. La
gran mayoría de los robots actuales son manipuladores
industriales es decir "brazos" y "manos" controlados por computadora
siendo muy difíciles de asociar con la imagen
tradicional de un robot, pero no sólo existen estos
dispositivos tipo robot; la robótica incluye muchos otros
productos como
sensores,
servos, sistemas de
imagen,
etc.
El noventa por ciento de los robots trabajan en
fábricas, y más de la mitad hacen
automóviles; siendo las compañías
automotrices altamente automatizadas gracias al uso de los brazos
robot, quedando la mayoría de los seres humanos en labores
de supervisión o mantenimiento
de los robots y otras máquinas.
Otras de las labores realizadas por los brazos robots
son labores en el campo de lo alimentos, donde
por ejemplo un dispositivo de este tipo selecciona los chocolates
que corresponden para armar una caja. Esto lo logra mediante el
uso de sensores que
identifican los diferentes elementos que conforman una caja del
producto,
luego de ser identificados son tomado uno a uno y depositados en
las cajas.
Sensores:
Los robots utilizan sensores para así obtener información acerca de su entorno. En
general, un sensor mide una característica del ambiente o
espacio en el que está y proporciona señales
eléctricas. Estos dispositivos tratan de emular los sentidos
humanos, es decir el olfato, la visión, el tacto, etc.
Pero estas máquinas tienen la ventaja de poder detectar
información acerca de los campos
magnéticos u onda ultrasónicas.
Los sensores de luz para la
robótica vienen en diferentes formas, fotoresistencias,
fotodiodos, fototransistores, obteniendo todos estos el mismo
resultado, es decir cuando un haz de luz es detectado ellos
responden ya sea creando o cambiando una señal
eléctrica la cual será analizada y el dispositivo
tomará una decisión o bien proveerá la
información. Mediante el uso de un filtro frente a un
sensor de luz se puede crear una respuesta selectiva con lo cual
el robot únicamente podrá ver determinados colores.
El uso de sensores de luz le permite a los robots
ubicarse, muchos de ellos utilizan también sensores
infrarrojos para desplazarse, emitiendo un rayo hacia un
obstáculo y midiendo la distancia, es decir similar a un
sonar o radar. Para los sistemas
más complejos, por ejemplo el eliminar producto
defectuoso de una banda transportadora, los sensores de luz no
son suficientes, se necesita la intervención de una
computadora,
la cual realizará la selección
basándose en la información que el sensor le
provee, una vez procesada la computadora
enviará la información al dispositivo
robótico para cumplir con la orden.
La visión robótica es uno de los grandes
retos para los ingenieros de hoy en día. Es difícil
programar un robot para que sepa qué ignorar y que no.
Estas máquinas tienen problemas para
interpretar sombras, cambio de
luces o brillo, además para poder tener
percepción de la profundidad es necesario
que tengan visión esteroscópica al igual que los
humanos. Otro de los grandes inconvenientes es el lograr resolver
imágenes tridimensionales para poder
generar una imagen tridimensional a partir de dos imágenes
muy similares en un tiempo corto se
requiere de grandes cantidades de memoria y de un
procesador muy
poderoso. En las figuras 3 y 4 podemos observar la diferencia que
existe entre la visión humana y la visión
robot.
Los sensores de tacto también ayudan a los robots
sin capacidad de visión a caminar. Los sensores contactan
y envían una señal pompean para que el robot sepa
que ha hecho "tocado" algún objeto. El material más
usado es el "Piezoelectric".
Los sensores de posición hacen posible el
enseñar a un robot a hacer una función respectiva
en función de los movimientos. Los sensores en ciertos
puntos del robot guardan información sobre el cambio de una
serie de posiciones. El robot recuerda la información y
repite el trabajo en
forma exacta a como fue realizado inicialmente. (Fig.
5)
El beneficio que los robots generan es increíble
para los trabajadores, industrias y
países. Obviamente estos beneficios dependerán de
la correcta implementación de los mismos, es decir, se
deben utilizar en las labores adecuadas, por ejemplo manipulando
objetos muy pesados, sustancias peligrosas o bien trabajando en
situaciones extremas o dañinas para el hombre; y
más bien dejando a los seres humanos realizar las tareas
de técnicos, ingenieros, programadores y supervisores.
¿Pero cuáles son esos beneficios? Podemos mencionar
el mejoramiento en el manejo, control y
productividad,
todo esto asociado a una significativa mejora en cuanto a la
calidad del
producto terminado, factor determinante en un mundo
globalizado.
Al ser los robots máquinas pueden trabajar
día y noche, en una línea de ensamble sin perder un
ápice de su desempeño, reduciendo los costos de
producción; otra enorme ventaja comparativa
en el difícil mercado de hoy en
día.
El concepto de
arquitectura
de un robot se refiere primordialmente al software y hardware que definen el
ámbito de control de una
máquina de este tipo. Una tarjeta controladora que ejecuta
algún software para operar
motores no
constituye por sí misma la arquitectura,
más bien el desarrollo de
módulos de software y la
comunicación entre ellos y el hardware es lo que la define
realmente.
Los sistemas robóticos son complejos y tienden a
ser difíciles de desarrollar, esto debido a la gran
variedad de sensores que deben integrar, así como
delimitar su rango de acción, por ejemplo en un brazo
robot cuál va a ser el radio de giro o
la altura máxima a la que puede levantar algún
objeto que está manipulando.
Los desarrolladores de sistemas típicamente se
han basado en los esquemas tradicionales de desarrollo para
construir dispositivos robóticos pero ha quedado
demostrado la ineficiencia de este proceso, es
decir un diseño
que ha funcionado muy bien para operaciones
teledirigidas –manejo de robots submarinos por seres
humanos- no ha dado los resultados esperados para sistemas
autónomos –robots de exploración
espacial-.
La nueva tendencia para el desarrollo de arquitectura
robótica se ha enfocado en lo que podemos nombrar sistemas
reactivos o bien basados en el entorno, esto quiere decir que los
robots tendrán la capacidad de reaccionar sin necesidad de
la intervención humana ante ciertas situaciones de
eventual peligro para la máquina. Un claro ejemplo de este
tipo de diseño
es el robot utilizado para la exploración en Marte, el
cual mediante sensores determina el ambiente que lo rodea y puede
tomar la decisión más acertada acerca de la ruta u
operación a realizar. Todo esto está motivado por
el tiempo que tomaría en llegar a la superficie marciana
las órdenes desde la
Tierra.
Capacidad de Pensar e
Inteligencia
Artificial
La capacidad de pensar de los robots está lejos
de ser una realidad, los esfuerzos para imitar el pensamiento
humano se han centrando alrededor de lógica
basada en reglas, es decir respuestas afirmativas o negativas y
los datos son
almacenados en formato binario –unos y ceros- para ser
manipulado mediante reglas preprogramadas; la mayoría de
los llamados "cerebros robots" están basados
también en reglas y muy frecuentemente se encuentran
codificadas en un único microchip.
Los sistemas basados en reglas pueden ser utilizados
para crear inteligencia
artificial, esto se logra mediante la programación de una enorme cantidad de
datos dentro
de la computadora
y confiando en esos datos para lograr imitar la inteligencia.
Por ejemplo una computadora puede ayudar a diagnosticar una
enfermedad mediante la comparación de síntomas con
aquellos que están en su base de datos.
Estos "sistemas
expertos" pueden conocer más hechos que un
único individuo, pero su utilidad es muy
específica y no pueden aprender, por lo tanto
únicamente podrán desempeñarse en la labor
para la que fueron programados.
Un nuevo acercamiento al tema de la inteligencia
artificial se da mediante las llamadas redes neurales, estos
sistemas han sido modelados a partir del cerebro humano y
su ventaja respecto a los sistemas basados en reglas radica en
que pueden manejar conceptos un poco ambiguos, un sistema neural
"aprende" mediante la exposición
a grandes cantidades de preguntas y respuestas; una vez entrenado
puede dar una respuesta a una pregunta relativamente acertada es
decir dará la respuesta o respuestas más
probables.
Un tercer enfoque y quizás el más reciente
en este campo es el llamado mecanismo de
estímulo-respuesta, desarrollados por Rodney Brooks del
M.I.T. Estos mecanismos consisten por ejemplo en conectar
directamente sensores de luz a motores, haciendo
posible que los motores se activen mediante el impulso de
búsqueda de luz, con esto se logra algo que semeja la
inteligencia.
El mercado actual de
robots se encuentra dividido en dos áreas
principales,
Robots móviles, dentro de este grupo podemos
hallar dos subgrupos de importancia:
Los llamados AGV, por sus siglas en inglés
"Automatic Guided Vehicles", es decir Vehículos Guiados
Automáticos, estos robots se encargan de transportar
materiales
dentro de fábricas permitiendo la automatización de las líneas de
producción, la mayoría de estos
robots utilizan cables que se encuentran en el piso como medio de
ubicación y determinar la ruta a seguir. Aunque ya existen
algunos de estos que prescinden de los cables como sistemas de
guía. El primer AGV fue instalado en 1954 por Cravens
Company en la compañía Mercury Motor Express en
Carolina del Sur. Actualmente compañías como
Caterpillar, BT Systems y AGV Products.
Robots para exploración marina: Estos
dispositivos le han permitido al ser humano realizar labores a
profundidades y bajo condiciones extremas para cualquier buzo;
existen dispositivos operados mediante el sistema umbilical
es decir un cable que los une a la superficie o bien
teleoperados. Compañías importantes en son por
ejemplo Oceaneering International Inc. y R.O.V.
Technologies,
Robots manipuladores, es decir brazos robots. Destaca la
compañía ADEPT, prácticamente la
única sobreviviente en este campo luego de la crisis de los
80; COMAU, Kawasaki y Komatsu.
3. Aplicaciones del Autor
La robótica es un tema fascinante, mezcla conceptos de
todas las ramas de la ingeniería, pero su uso principal se da en
los procesos productivos, desde la selección automatizada
de piezas hasta el ensamble de automóviles, es decir
aquello todos aquellos que son el área de estudio de la
ingeniería
industrial. La era industrial de la robótica de
desarrollo se impulsó en las últimas
décadas. En lo que será con respecto al futuro,
creemos que en las próximas décadas la
producción de la robótica se va a impulsar
aún más, porque la tecnología evoluciona,
nunca se queda atrás, siempre va adelante. Esto significa
para nosotros que una pieza de maquinaria del año 2000, no
va a ser igual de efectiva que una máquina del año
2002, y así se va a ir produciendo una inteligencia que
cumpla con las metas que el usuario le va a dar; claro
está que va hacer en una manera mucho más
rápida y con mejor calidad.
El beneficio que se obtiene con el uso de estas
máquinas es mejorar el nivel de productividad de
las empresas, factor
sumamente importante en un mundo globalizado, en dónde el
lograr llevar el producto de mejor calidad al mejor precio le
permitirá dominar las ventas en el
mercado mundial. Además con los avances en la programación de estas máquinas se
logra llegar de una manera más eficaz a cumplir los
requerimientos de un cliente, es decir
le podemos dar a nuestro cliente un
servicio de
acuerdo a sus necesidades.
Al surgir la pregunta: ¿Acaso una máquina
va a sustituir totalmente la mano de obra humana? La respuesta es
no, ya se sabe que una máquina se hizo con el
propósito de realizar acciones
repetitivas que un humano pueda hacer, de esta manera se pueda
espera que un robot llegue a realizar el trabajo que
hace un armador o un pintor, pero siempre se va a necesitar de
una persona para
poder corregir o revisar las funciones de un
robot. Es decir pensar, diseñar, crear, la inteligencia
artificial se encuentra en una etapa muy temprana de su
desarrollo no se puede descartar la posibilidad de que en un
futuro las máquinas lleguen a pensar, pero siempre
habrá seres humanos creando y diseñando estas
máquinas.
Si Costa Rica quiere
ser competitiva en el ámbito productivo y dejar
atrás el subdesarrollo
económico, debe modernizar su estructura
productiva, utilizando los adelantos tecnológicos que
existen. Un claro ejemplo de éstos es la robótica.
Si bien es cierto que existen compañías que
utilizan estos dispositivos, como Intel, éstas son
más que todo maquilas, no son empresas de capital
nacional que logren dejar en el país ganancias que puedan
ser reinvertidas en la adquisición de nueva
tecnología. Eso sí el apoyo claro por parte del
gobierno viene a
ser un factor decisivo para poder obtener los resultados
correctos, y no se quiere decir que sea el gobierno el que
invierta, sino más bien que facilite mediante incentivos
tributarios la inversión por parte de las empresas
nacionales en el campo de la alta tecnología.
Los adelantos en el campo de la robótica
industrial siempre van ha influir en los procesos productivos y
viceversa; al desarrollarse un nuevo circuito o procesador
inmediatamente se puede vislumbrar su efecto en el posible
mejoramiento de un proceso
industrial o bien las necesidades de un proceso productivo
generan nuevas
tecnologías. Estas necesidades siempre van a buscar
una perfección, mientras mejor sea la mecánica en los robots más
beneficios se obtendrán en el nivel de producción,
modificando de una manera positiva las estadísticas estimadas de la venta de un
producto en una compañía.
4. Bibliografía
www.frc.ri.cmu.edu/robotics-faq
www.about.com
www.robomag.com
http://piglet.cs.umass.edu:4321/cgi-bin/robotics/
www.gmd.de
www.ljkamm.com/robots.htm
www.thetech.org/robotics
www.iienet.org/
Autor:
Adrián Gámez Cersosimo
Boris Schosinsky Salazar