Robótica y su enfoque a los Robot Androides

Resumen

En el presente documento se ha logrado realizar un
estudio del arte acerca de la robótica,
definiéndola como una ciencia o rama de la
tecnología, que estudia el diseño y
construcción de máquinas capaces de
desempeñar tareas realizadas por el ser humano o que
requieren del uso de inteligencia, sin embargo el estudio de la
robótica es un campo muy amplio motivo por el cual hemos
decidió limitar esta investigación a una de sus
ramas, los robots androides, que son robots que intentan
reproducir total o parcialmente la forma y el comportamiento
cinemática del ser humano. Un ejemplo de este tipo de
robots es Nao un humanoide que expresa sus emociones por medio de
posturas y gestos, prácticamente sin utilizar palabras,
este está programado para adaptarse a conductas similares
a las de un bebe de 1 año.

Palabras clave — robótica,
robots androides, robots zoomórficos.

Introducción

En la actualidad el ser humano busca nuevos
métodos y mecanismos para facilitar los procedimientos de
diseño, construcción, operación de distintos
objetos, los cuales tendrían un largo proceso de
elaboración de no ser suplementados por robots que
facilitan de gran manera el trabajo del ser humano, entonces, es
así que surge la robótica, que es el conjunto de
conocimientos teóricos y prácticos que permiten
concebir, realizar y automatizar sistemas basados en estructuras
mecánicas poliarticuladas, dotadas de un determinado grado
de "inteligencia" y destinados a la producción industrial
o al sustitución del hombre en muy diversas tareas.
[1][11].

Motivo por el cual en este documento se realiza un
estudio del arte, destacando el desarrollo de los robots
androides que son todavía dispositivos no muy
evolucionados y que su utilidad práctica cada día
va en aumento, estos están destinados, fundamentalmente,
al estudio y experimentación en las diferentes
áreas de su aplicación tal es el ejemplo de los
robots espaciales. [2]

Desarrollo

La Historia De La
Robótica

La robótica es un concepto de dominio
público. La mayor parte de la gente tiene una idea de lo
que es la robótica, sabe sus aplicaciones y el potencial
que tiene; sin embargo, no conocen el origen de la palabra robot,
ni tienen idea del origen de las aplicaciones útiles de la
robótica como ciencia.[3]

La palabra Robot surge con la obra RUR, los "Robots
Universales de Rossum" de Carel Capee, es una palabra
checoslovaca que significa trabajador, sirviente. Sin embargo
podemos encontrar en casi todos los mitos de las diversas
culturas una referencia a la posibilidad de crear un ente con
inteligencia, desde el Popol-Vuh de nuestros antepasados mayas
hasta el Golem del judaísmo.[1][2][6][11]

Desde el principio de los tiempos, el hombre ha deseado
crear vida artificial. Se ha empeñado en dar vida a seres
artificiales que le acompañen en su morada, seres que
realicen sus tareas repetitivas, tareas pesadas o
difíciles de realizar por un ser humano.[4]

Desde los primeros robots hasta las sondas espaciales
han pasado varios siglos, pero al hablar de inteligencia
sólo podremos mirar unos treinta años atrás.
Han sido pocos años, pero muy intensos y el interés
que ha despertado en todo el mundo es superior a cualquier
previsión que se pudiera formular en su nacimiento y
concepción inicial, siguiendo un proceso paralelo a la
introducción de las computadoras en las actividades
cotidianas de la vida humana, aunque si bien los Robots
todavía no han encontrado la forma de inserción en
los hogares pero sí son un elemento ya imprescindible en
la mayoría de las industrias.[1][11][4]

De los principios de la robótica, que se
diría que empezó antes del siglo I a.C.,
conservamos diseños de más de 100 máquinas
que van desde un artefacto de fuego, a una máquina de
vapor. Prácticamente, mil años después, en
1206, se inventó el primer robot humanoide, un barco con
cuatro músicos automatizados. La siguiente
invención concerniente a la robótica no
llegó hasta pasada la edad media. Fue el robot de Leonardo
Da Vinci, el caballero mecánico, un autómata capaz
de hacer algunos movimientos como sentarse o mover los
brazos.[5]

El caballero mecánico, creado por Leonardo Da
Vinci [5]

Fig. 1. El caballero mecánico,
creado por Leonardo Da Vinci [5]

El siguiente robot importante no llegara hasta 1738, un
pato que come, agita sus alas y excreta, invención de un
inventor francés. La razón por la cual consideramos
que este robot es importante es, simplemente, que fue uno de los
primeros autómatas que imitaban con bastante similitud a
un ser vivo. [5]

Fig. 2. Pato robot, creado en 1738
[5]

Básicamente podemos decir que la historia de la
robótica va unida a la construcción de
"artefactos", que trataban de materializar el deseo humano de
crear seres a su semejanza y que lo descargasen del trabajo. El
ingeniero español Leonardo Torres Quevedo (GAP) (que
construyó el primer mando a distancia para su
automóvil mediante telegrafía sin hilo, el
ajedrecista automático, el primer transbordador
aéreo y otros muchos ingenios) acuñó el
término "automática" en relación con la
teoría de la automatización de tareas
tradicionalmente asociadas. [2][3][1]

Definición
de robótica

La robótica es una ciencia o rama de la
tecnología, que estudia el diseño y
construcción de máquinas capaces de
desempeñar tareas realizadas por el ser humano o que
requieren del uso de inteligencia. Las ciencias y
tecnologías de las que deriva podrían ser: el
álgebra, los autómatas programables, las
máquinas de estados, la mecánica o la
informática.[6][1]

De forma general, la Robótica se define como: El
conjunto de conocimientos teóricos y prácticos que
permiten concebir, realizar y automatizar sistemas basados en
estructuras mecánicas poli articuladas, dotados de un
determinado grado de "inteligencia" y destinados a la
producción industrial o al sustitución del hombre
en muy diversas tareas.[7]

Un sistema Robótico también se puede
describirse, como "Aquel que es capaz de recibir
información, de comprender su entorno a través del
empleo de modelos, de formular y de ejecutar planes, y de
controlar o supervisar su operación". La Robótica
es esencialmente multidisciplinaria y se apoya en gran medida en
los progresos de la microelectrónica y de la
informática, así como en los de nuevas disciplinas
tales como el reconocimiento de patrones y de inteligencia
artificial.[1]

La noción de robótica implica una cierta
idea preconcebida de una estructura mecánica universal
capaz de adaptarse, como el hombre, a muy diversos tipos de
acciones, destacando en mayor o menor grado, las
características de movilidad, programación,
autonomía y multifuncionalidad. [8]

Los robots pueden ser de diferentes tipos, cada uno
desempeñando acciones diferentes, entre los tipos
más comunes podemos mencionar:[15][8][2]

• Industriales: La definición mas
comúnmente aceptada posiblemente sea la de la
Asociación de Industrias de Robótica (RIA, Robotic
Industry Association), según la cual:[15][20]

"Un robot industrial es un manipulador
multifuncional reprogramable, capaz de mover materias, piezas,
herramientas, o dispositivos especiales, según
trayectorias variables, programadas para realizar tareas
diversas" [15][20]

• Poliarticulados: En este grupo están los
Robots de muy diversa forma y configuración cuya
característica común es la de ser
básicamente sedentarios y estar estructurados para mover
sus elementos terminales en un determinado espacio de trabajo
según uno o más sistemas de coordenadas y con un
número limitado de grados de libertad.
[9][8][2]

Fig. 3. Robot Poliarticulado
[9]

• Móviles: Son Robots con gran capacidad de
desplazamiento, basada en carros o plataformas y dotada de un
sistema locomotor de tipo rodante. Siguen su camino por telemando
o guiándose por la información recibida de su
entorno a través de sus sensores. Estos Robots aseguran el
transporte de piezas de un punto a otro de una cadena de
fabricación. Guiados mediante pistas materializadas a
través de la radiación electromagnética de
circuitos empotrados en el suelo, o a través de bandas
detectadas fotoeléctricamente, pueden incluso llegar a
sortear obstáculos y están dotados de un nivel
relativamente elevado de inteligencia.[9][8][2][12]

Fig. 4. Robot Móvil
[9]

• Híbridos: Estos Robots corresponden a
aquellos de difícil clasificación cuya estructura
se sitúa en combinación con alguna de las
anteriores ya expuestas, bien sea por conjunción o por
yuxtaposición. Por ejemplo, un dispositivo segmentado
articulado y con ruedas, es al mismo tiempo uno de los atributos
de los Robots móviles y de los Robots zoomórficos.
De igual forma pueden considerarse híbridos algunos Robots
formados por la yuxtaposición de un cuerpo formado por un
carro móvil y de un brazo semejante al de los Robots
industriales. En parecida situación se encuentran algunos
Robots antropomorfos y que no pueden clasificarse ni como
móviles ni como androides, tal es el caso de los Robots
personales. [9][8][2]

Fig. 5 Robot Hibrido
[9]

Robots
Androides

Androide es el nombre que se le da a un robot
antropomorfo, es decir, que tiene forma o apariencia humana, y
además imita algunos aspectos de su conducta de manera
autónoma. La palabra androide posee un origen
etimológico griego, al estar constituido por andro
(hombre) y eides (forma). Un robot es una máquina o
ingenio electrónico programable, capaz de manipular
objetos y realizar operaciones antes reservadas solo a las
personas. El robot humanoide es aquel que se limita simplemente a
imitar los actos y gestos de un controlador humano, por lo que no
es un verdadero androide, propiamente dicho.[13][16]

Los androides son robots que intentan reproducir total o
parcialmente la forma y el comportamiento cinemática del
ser humano. Actualmente los androides son todavía
dispositivos muy poco evolucionados y con poca utilidad
práctica, y destinados, fundamentalmente, al estudio y
experimentación en el tiempo real del proceso y
mantenimiento simultáneamente del equilibrio del Robot.
[9][8][2][16]

Fig. 6. Robot Andriode
[9]

En 2005, un grupo de científicos japoneses
construyeron el primer androide que imitaba funciones similares a
las de un ser humano, como parpadear, menear la cabeza, mover las
manos e incluso estar respirando, todo con naturalidad y
representado en un robot con aspecto de mujer.[13]

De acuerdo a una encuesta elaborada por las Naciones
Unidas, los robots serán compañeros muy comunes en
diversas actividades del ser humano. Los robots ayudarán
más con la limpieza, la seguridad y el entretenimiento
dentro de tres años cuando serán más
inteligentes y económicos. De acuerdo a las estimaciones
arrojadas del informe anual de la ONU sobre robótica a
nivel mundial, se espera que 2,5 millones de robots estén
destinados para el entretenimiento en los hogares, comparado con
los aproximadamente 137.000 de la actualidad.[13]

Uno de los muchos ejemplos de el gran avance que tiene
el desarrollo de robots androides en estos días es Nao
quien es el primer androide que manifiesta sentimientos y
emociones, este esta programado para adaptarse a conductas
similares a las de un bebe de 1 año[19][23]

Fig 7. Robot Nao [9]

Nao cuenta con 25 grados de libertad que le dan la
posibilidad de ser completamente autónomo. Cuenta con dos
manos prensiles y articulación en las muñecas. Su
caminado omnidireccional es perfecto para aplicaciones que
impliquen mapeo y autonomía, además cuenta con
otras características como son:[22][19]

• Un CPU ATOM Z530 1.6 GHz

• Una memoria Flash de 256 MB SDRAM / 2 GB

• Un sensor de Inercia con giroscopio de dos ejes y
  acelerómetro de 3 ejes

• Un puerto Ethernet RJ45 – 10/100/1000 base T y
  Wi-Fi IEEE 802.11b/g

• Dos cámaras de video (960p@30fps), mejor
  sensibilidad en VGA. Visión -horizontal de 239°,
  visión vertical de 68°. Resolución de alta
  definición.

• La capacidad de procesamiento de visión,
  reconocimiento de objetos, detección y reconocimiento
  de rostros

• Dos altavoces y síntesis vocal multi-idioma
  (Español e Inglés precargados)

• Cuatro micrófonos y reconocimiento de voz
  multi-idioma (Español e Inglés
  precargados)

• Soporta múltiples lenguajes de
  programación

• Cuenta con un software especial de
  programación y simulación.[22][19]

Fig 8. Robot Nao [9]

Nao expresa sus emociones por medio de posturas y
gestos, prácticamente sin utilizar palabras, aunque es
capaz de reproducir grabaciones del sonido. Los creadores del
engendro -Nao expresan que este fue construido hace unos
años por un equipo de diseñadores franceses-
razón por la cual no le suministraron una amplia
mímica: en la cabeza cilíndrica de plástico
tiene agujeros a modo de ojos y la boca, aunque son
inmóviles. [19]

Nao es el robot humanoide más utilizado para
investigación y docencia. Es interactivo y esta en
permanente evolución, Nao es una excelente plataforma de
investigación y educación para todos los niveles.
Nao posee un entorno de programación adaptable a
estudiantes y profesores en cualquier nivel de
programación.[23][22]

NAO es un humanoide de 58 cm de altura utilizado por
más de 250 universidades como herramienta de
investigación y educación. Como ya lo dijimos antes
dispone de múltiples sensores (cámaras,
micrófonos, sensores capacitivos, etc.) y actuadores
(altavoces, motores, etc.) lo que lo convierte en un robot
versátil.[23][22]

Desde aplicaciones simples de visión a los
módulos más complejos, la versatilidad de NAO y su
entorno de programación permite a sus usuarios una amplia
variedad de objetivos para cualquier nivel de complejidad y
experiencia.[23][22]

El "cerebro" de Nao está creado de acuerdo con la
red de neuronas en el cerebro humano, puede recordar las caras de
las personas y las acciones que el robot y la persona realizaron
juntos, y asimismo formar una "postura" hacia las personas a las
que "llegó a conocer". A base de estos datos y los modelos
programados Nao puede "entender" si una persona se porta bien o
mal, e incluso tener amistad con seres
humanos.[19][23]

Razón por la cual son muchas las funciones que
Nao puede desarrollar, entre ellas tenemos: vigilancia de
personas mayores, auxiliar de salud, explorar áreas
peligrosas para los humanos, compañero de
juegos.[24]

Fig 9. Robot Nao interactuando con la
gente[25]

Actualmente los investigadores continúan
trabajando sobre la ampliación de la lista de
señales y emociones "comprensibles" para él, porque
Nao está orientado a las expresiones de sentidos
espontáneos y naturales y no a las palabras.
[19][23]

Conclusiones

Luego de realizar el estudio del arte acerca de la
Robótica se concluye que, es una ciencia que combina los
conocimientos tecnológicos, analíticos y
matemáticos para el diseño y construcción de
máquinas capaces de desempeñar tareas realizadas
por el ser humano o que requieren del uso de inteligencia,
además que es fruto de varias investigaciones,
experimentos y colaboraciones. La robótica, posee
distintos tipos de robot como los Androides, móviles,
industriales entre otros. La investigación destacó
el estudio de los robots androides, los cuales como se dio a
conocer anteriormente son robots que intentan reproducir total o
parcialmente la forma y el comportamiento del ser
humano.

Fuentes
Bibliográficas

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[en línea]. (2008). [Consulta: 5 julio de 2014].
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(2008). [Consulta: 8 julio de 2014]. Disponible en
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[24] El pequeño androide: Nao
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[25] Next Gen NAO: presentando el
último robot humanoide [en línea]. (2011).
[Consulta: 12 julio de 2014]. Disponible en
http://medgadget.es/2011/12/next-gen-nao-presentando-el-ultimo-robot-humanoide.html

Adaptado por:

Lissy Palacios O (A"1994, M"4, D"28)
Nació en la ciudad de Cuenca en la provincia del Azuay en
Ecuador, el 28 de Abril de 1994.

Se graduó en el Colegio
Bilingüe Interamericano como Bachiller en Físico
Matemático.

Actualmente cursa sus estudios de
Ingeniería Electrónica en la Universidad
Politécnica Salesiana Sede Cuenca.

Enviado por:

Lissy Palacios Ochoa

Universidad Politécnica Salesiana,
Facultad de Ingeniería, Cuenca,
Ecuador.lpalacioso@est.ups.edu.ec

(13 Julio 2014)