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Robótica




Enviado por bschosinsky



    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.

    Historia

    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.

    Tipos de Robot

    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.

    Brazos Robot

    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)

    Beneficios

    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.

    Arquitectura de un
    Robot

    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.

    Compañías que
    producen robots

    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

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