ROBÓTICA

Definición

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.

Historia

La historia de la robótica ha estado unida a la construcción de “artefactos”, que trataban de materializar el deseo humano de crear seres semejantes a nosotros que nos descargasen del trabajo. El ingeniero español Leonardo Torres Quevedo (que construyó el primer mando a distancia para su torpedo automóvil mediante telegrafía sin hilodrecista 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 a los humanos.

Karel Capek, un escritor checo, acuño en 1921 el término Robot en su obra dramática “Rossum’s Universal Robots / R.U.R.”, a partir de la palabra checa Robbota, que significa servidumbre o trabajo forzado. El término robótica es acuñado por Isaac Asimov, definiendo a la ciencia que estudia a los robots. Asimov creó también las Tres Leyes de la Robótica. En la ciencia ficción el hombre ha imaginado a los robots visitando nuevos mundos, haciéndose con el poder, o simplemente aliviándonos de las labores caseras.La Robótica ha alcanzado un nivel de madurez bastante elevado en los últimos tiempos, y cuenta con un correcto aparato teórico. Sin embargo, al intentar reproducir algunas tareas que para los humanos son muy sencillas, como andar, correr o coger un objeto sin romperlo, no se ha obtenido resultados satisfactorios, especialmente en el campo de la robótica autónoma. Sin embargo se espera que el continuo aumento de la potencia de los ordenadores y las investigaciones en inteligencia artificial, visión artificial, la robótica autónoma y otras ciencias paralelas nos permitan acercarnos un poco más cada vez a los milagros soñados por los primeros ingenieros y también a los peligros que nos adelanta la ciencia ficción.

Historia de las tres leyes de robótica

Los primeros Robots construidos, en la tierra, eran modelos poco avanzados. Era una época en donde la Robopsicología no estaba muy bien desarrollada. Estos Robots podían ser enfrentados a situaciones en las cuales se vieran en un conflicto con sus leyes. Una de las situaciones más sencillas se da cuando un Robot debe dañar a un ser humano para evitar que dos o más sufran daño. Aquí los Robots decidían en función de un criterio exclusivamente cuantitativo, quedando luego inutilizados, al verse forzados a violar la primera ley.

Posteriores desarrollos en la Robótica, permitieron la construcción de circuitos más complejos, y por ende, con una mayor capacidad de autorreflexión. Una peculiaridad de los Robots es que pueden llegar a redefinir su concepto de "daño" según sus experiencias e incluso, llegar a determinar niveles de éste. Su valoración de los seres humanos también puede ser determinada por el ambiente.

Es así que un Robot puede llegar a dañar a un ser humano por proteger a otro que considere de más valía (su amo por ejemplo). También podría darse el caso de que un Robot dañara físicamente a un ser humano para evitar que otro sea dañado psicológicamente, pues llega a ser una tendencia el considerar los daños psicológicos más graves que los físicos.

Estas situaciones nunca se hubieran dado en Robots más antiguos. Asimov plantea en sus historias de Robots las más diversas situaciones, siempre considerando las posibilidades lógicas que podrían llevar a los Robots a tales situaciones.

Uno puede llegar a encariñarse con los Robots de Asimov, él que nos muestra en sus historias Robots cada vez más "humanos". En El hombre bicentenario, Asimov nos narra la historia de Andrew Martín, nacido Robot, y que luego de una vida de lucha, logró morir como un ser humano. Están también R. Daneel Olivaw y R. Giskard Reventlov, los cuales tienen un papel fundamental en la segunda expansión de los seres humanos y la posterior fundación del imperio galáctico. Estos dos personajes son importantes en la medida en que, siendo los Robots más complejos jamás creados, fueron capaces de desarrollar la ley cero de la Robótica (Zeroth law):

"Un Robot no puede hacer daño a la humanidad o, por inacción, permitir que la humanidad sufra daño."

Se supone que la Ley Cero sería el resultado de la reflexión filosófica por parte de estos Robots más sofisticados.

R Giskard muere luego de tener que dañar a un ser humano en virtud de la ley cero. El problema fundamental de esta ley está en el problema para definir "humanidad", así como para determinar qué "daña" a la humanidad. R. Daneel logró asimilar la ley cero gracias al sacrificio de Giskard, convirtiéndose desde entonces en el protector de la humanidad. Daneel se convierte en uno de los personajes más importantes del ciclo de Trántor (formado por los cuentos y novelas de Robots, las novelas del imperio, y la saga de las fundaciones: 17 libros) siendo además el punto que le da continuidad.

La Robótica abre una nueva y decisiva etapa en el actual proceso de mecanización y automatización creciente de los procesos de producción. Consiste esencialmente en la sustitución de máquinas o sistemas automáticos que realizan operaciones concretas, por dispositivos mecánicos que realizan operaciones concretas, por dispositivos mecánicos de uso general, dotados de varios grados de libertad en sus movimientos y capaces de adaptarse a la automatización de un número muy variado de procesos y operaciones.

La Robótica se ha caracterizado por el desarrollo de sistemas cada vez más flexibles, versátiles y polivalentes, mediante la utilización de nuevas estructuras mecánicas y de nuevos métodos de control y percepción.

La robótica ha alcanzado un nivel de madurez bastante elevado en los últimos tiempos, y cuenta con un correcto instrumento teórico. Sin embargo, algunas cosas que para los humanos son muy sencillas, como andar, correr o coger un objeto sin romperlo, requieren una potencia de cálculo para igualarlas que no esta disponible todavía.

Sin embargo se espera que el continuo aumento de la potencia de los ordenadores y las investigaciones en inteligencia artificial, visión artificial y otras ciencias paralelas nos permitan acércanos un poco cada vez más, a los milagros soñados por los primeros ingenieros y también a los peligros que nos adelanta la ciencia ficción.

A. La Fuerza y Movimiento del Robot.

Aunque C3PO tenía dos brazos y dos piernas y casi podía correr, nuestros robots actuales no tienen tanta suerte.Generalmente están formados por un brazo que utilizan para manejar las herramientas.

Este brazo y sus herramientas son movidos por dispositivos denominados actuadotes, que pueden ser de origen eléctrico,neumático o bien hidráulico.

A.1- El Brazo o Manipulador.

La estructura mecánica del manipulador puede ser tan variada como los fabricantes que las hacen. Pero generalmente se pueden distinguir cuatro partes principales en el manipulador: el pedestal, el cuerpo, el brazo y el antebrazo. (Ilustración 8).

Las articulaciones entre las distintas partes rígidas del brazo pueden ser giratorias (como las del brazo humano) o deslizantes (si hay traslación de las partes). El número de elementos del brazo y sus articulaciones determinan una característica propia de cada robot. Al número de movimientos espaciales independientes entre sí se le denomina grados de libertad.

A.2- Campo de acción.

Debido a la estructura de las articulaciones y al número de ellas existente, el brazo del robot puede llegar a alcanzar ciertos puntos del espacio, pero nunca todos. Al conjunto de los puntos del espacio que el robot puede alcanzar con su herramienta se le denomina campo de acción, y es una característica propia de cada robot.

Los fabricantes nos ofrecen en sus catálogos todo un montón de dibujitos en los que podemos ver las zonas que el robot alcanza y las que no.

A.3- Más características.

Hay otras tres características que definen la calidad del movimiento de un robot: 

Resolución (o precisión). Es el mínimo movimiento que puede realizar el robt expresado en milímetros. 

Repetitividad. Es una medida estadística del error que comete un robot al colocarse repetidas veces en un mismo punto. 

Exactitud. Es una medida de la distancia que hay entre el punto donde se ha colocado el extremo del brazo y el punto real donde debería haberlo hecho.

B. El Sistema Nervioso.

Al igual que nuestro cerebro envía impulsos nerviosos a nuestros músculos para que éstos se muevan, el robot requiere que una computadora central decida qué pasos hay que seguir para llevar a cabo una tarea concreta.

La espina dorsal del robot son los reguladores. Dependiendo del actuador utilizado, el control se realizará a través de un programa o bien mediante programa y circuitos a la vez.

B.1- La Función de los Reguladores.

La misión de los actuadotes es alcanzar un estado determinado cuya referencia le viene impuesta por la unidad de control. Ese estado puede ser bien alcanzar una posición determinada, o bien adquirir cierta velocidad. Si son actuadotes eléctricos (motores) esto se hará girando. Si son hidráulicos o neumáticos, se enviará mayor o menor presión al fluido compresor.

Al controlador principal le interesa que su orden se cumpla exactamente y en el menor tiempo posible, sin que tenga necesidad de ocuparse de ello. Y ésta es la misión de los reguladores.

C. Contexto Actual de la Robótica.

En el contexto actual 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 y en las que concurren, en mayor o menor grado según los casos, las características de movilidad, programación, autonomía y multifuncionalidad.

Pero en sentido actual, abarca una amplia gama de dispositivos con muy diversos trazos físicos y funcionales asociados a la particular estructura mecánica de aquellos, a sus características operativas y al campo de aplicación para el que se han concebido. Es además evidente que todos estos factores están íntimamente relacionados, de tal forma que la configuración y el comportamiento de un Robot condicionan su adecuación para un campo determinado de aplicaciones y viceversa, y ello a pesar de la versatibilidad inherente al propio concepto de Robot.

C.1- La Construcción de un Robot.

La construcción de un Robot, ya sea una máquina que camine de forma parecida a como lo hace el ser humano, o un manipulador sin rostro para una línea de producción, es fundamentalmente un problema de control. Existen dos aspectos principales: mantener un movimiento preciso en condiciones que varían y conseguir que el Robot ejecute una secuencia de operaciones previamente determinadas. Los avances en estos dos campos (el primero es esencialmente un problema matemático, y el segundo de tecnología) suministran la más grande contribución al desarrollo del Robot moderno.

Los manipuladores propiamente dichos representan, en efecto, el primer paso en la evolución de la Robótica y se emplean preferentemente para la carga-descarga de máquinas-herramientas, así como para manutención de prensas, cintas transportadores y otros dispositivos.

Actualmente los manipuladores son brazos articulados con un número de grados de libertad que oscila entre dos y cinco; cuyos movimientos, de tipo secuencial, se programan mecánicamente o a través de una computadora. Los manipuladores no permiten la combinación simultánea de movimientos ni el posicionamiento continuo de su efector terminal.

A pesar de su concepción básicamente sencilla, se han desarrollado manipuladores complejos para adaptarlos a aplicaciones concretas en las que se dan condiciones de trabajo especialmente duras o especificaciones de seguridad muy exigentes.

C.2- Robots de Última Generación.

La empresa Sega Toys Ltd. anunció que presentará el 1 de abril un perro Robot, mucho más barato que el de Sony Corp. El Robot de Sega se llamará Poo-Chi y será menos complejo que el AIBO de Sony. Por otra parte, costará el equivalente a 28 dólares mientras que el precio del AIBO era de 2.500 dólares.

Poo-Chi tiene menos capacidad de aprendizaje y menos sensibilidad. Pero responde a la luz, al tacto y el sonido. Un visor colocado en el lugar en que estarían los ojos de un perro verdadero muestra formas diferentes para indicar "estados de ánimo". El "perrito" mide 17 centímetros y pesa 365 gramos, y es alimentado por baterías. Sega espera vender en un año en Japón un millón de unidades.

Como precedente, los 5.000 AIBO que fabricó Sony, a pesar de su precio, se vendieron en cuestión de días. Sony hizo 10.000 más y los vendió durante un "programa de adopción" de una semana en noviembre.

Actualmente contamos con Robots especializados en Televigilancia, Robot que muestran el camino (en museos grandes empresas, etc.) a invidentes y/o cualquier tipo de personas, también posemos una versión de Robot que lee la escritura.

Pero la empresa se dedica también al diseño a medida según las necesidades oportunas de los clientes (mascotas futuristas, por ejemplo juguetes, diseño de Puertas Inteligentes, etc.).

C.3- Ética de Robots.

La preocupación de que los Robots puedan desplazar o competir con los humanos es muy común. En su serie Yo, Robot, Isaac Asimov creó las Tres leyes de la Robótica (que más tarde fueron cuatro) en un intento literario por controlar la competencia entre Robots y humanos. Las leyes o reglas que pudieran o debieran ser aplicadas a los Robots u otros "entes autónomos" en cooperación o competencia con humanos han estimulado las investigaciones macroeconómicas de este tipo de competencia, notablemente construido por Alessandro Acquisti basándose en un trabajo anterior de John von Neumann.

Actualmente, no es posible aplicar las leyes de Asimov, dado que los Robots aun tienen una capacidad muy limitada para comprender su significado, evaluar las situaciones de riesgo tanto para los humanos como para ellos mismos o resolver los conflictos que se podrían dar entre leyes.

C.4- Robots contra Humanos.

El Proyecto Universidad Milenio de las Naciones Unidas examina la forma en la que los humanos y los Robots se relacionarán en el futuro. Uno de sus escenarios de análisis, nominalmente puesto en el año 3000, fue llamado "La ascensión y caída del Imperio Robot". En ese escenario, mirando hacia atrás hasta el día de hoy:

Los Robots evolucionaron como los humanos y se volvieron filósofos, bufones, políticos, oradores, actores, maestros, acróbatas, artistas, poetas y pastores de los menos adeptos humanos. La sociedad tuvo un nuevo sistema de castas, y los humanos se convirtieron en una raza tolerada y de alguna manera menospreciados por las máquinas que pudieron desplazarlos y mejorarlos en cualquier medida de fuerza, vitalidad, velocidad y resistencia.

El argumento más importante hecho en la aplicación de la tecnología genética para mejorar el desempeño de los humanos mental y físicamente fue " nosotros tenemos que mantenernos a la par con los Robots". Con los recursos escaseando, la selección natural y artificial comenzó a operar en una manera seria, distribuyendo los recursos disponibles entre aquellos entes que eran los más aptos para explotarlos, en su mayor parte, los Robots. ¿Cómo pudieron los humanos retomar el control? La respuesta fue usar la ingenuidad humana, la creatividad, ocultismo, dedicación y distracción. Tomo algún tiempo, pero funcionó. Esto al final comenzó a estabilizar la población de Robots.

Muchos desechan tal escenario y lo tachan de optimista y muy orientado a la propaganda tecnológica. Hay muchos ejemplos de Robots desplazando humanos, y, las tecnologías integradas en el Robot Depredador y los Misiles Crucero de EEUU son ejemplos altamente sofisticados de inteligencia artificial utilizada para asesinar humanos.

Muchos temen a las Armas de destrucción masiva basadas en pequeños Robots ubicuos.

Aún sin una programación maliciosa, los Robots y los humanos simplemente no tienen la misma tolerancia o conocimientos, conduciendo esto a accidentes: En Jackson, (Michigan) el 21 de julio de 1984, un Robot aplastó a un trabajador contra una barra de protección en la que aparentemente fue la primera muerte relacionada con un Robot en los EEUU. En LongBets, un mercado de futuros, hay predicciones impresionantes que son una autodefensa en contra de que los Robots serán un elemento estándar en este siglo.

C.5- Estándares.

Proyecto Autómata Abierto. El propósito de este proyecto es desarrollar software modulare y componentes electrónicos, desde los cuales sea posible ensamblar un Robot móvil basado en una computadora personal que pueda ser utilizado en ambientes de casas u oficinas. Todo el código fuente es distribuido bajos los términos de la Licencia Pública General (GNU).

Los Robots son usados hoy en día para llevar a cabo tareas sucias, peligrosas, difíciles, repetitivas o embotadas para los humanos. Esto usualmente toma la forma de un Robot industrial usado en las líneas de producción.

Otras aplicaciones incluyen la limpieza de residuos tóxicos, exploración espacial, minería, búsqueda y rescate de personas y localización de minas terrestres. La manufactura continúa siendo el principal mercado donde los Robots son utilizados. En particular, Robots articulados (similares en capacidad de movimiento a un brazo humano) son los más usados comúnmente. Las aplicaciones incluyen soldado, pintado y carga de maquinaria.

La Industria automotriz ha tomado gran ventaja de esta nueva tecnología donde los Robots han sido programados para reemplazar el trabajo de los humanos en muchas tareas repetitivas. Existe una gran esperanza, especialmente en Japón, de que el cuidado del hogar para la población de edad avanzada pueda ser llevado a cabo por Robots.

Recientemente, se ha logrado un gran avance en los Robots dedicados a la medicina, 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. La automatización de laboratorios también 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 reemplazando a los humanos son la exploración del fondo oceánico y exploración espacial. Para esas tareas, Robots de tipo artrópodo son generalmente utilizados. Mark W. Tilden del Laboratorio Nacional de los Álamos se especializa en Robots económicos de piernas dobladas pero no empalmadas, mientras que otros buscan crear la réplica de las piernas totalmente empalmadas de los cangrejos.

Robots alados experimentales y otros ejemplos que explotan el biomimetismo también están en fases previas. Se espera que los así llamados "nanomotores" y "cables inteligentes" simplifiquen drásticamente el poder de locomoción, mientras que la estabilización en vuelo parece haber sido mejorada substancialmente por giroscopios extremadamente pequeños. Un impulsor muy significante de este tipo de trabajo es el desarrollar equipos de espionaje militar.

También, la popularidad de series de televisión como "Robot Wars" y "Battlebots", de batallas estilo sumo entre Robots, el éxito de las Bomba Inteligente y UCAVs en los conflictos armados, los comedores de pasto "gastrobots" en Florida, y la creación de un Robot comedor de lingotes en Inglaterra, sugieren que el miedo a las formas de vía artificial haciendo daño, o la competencia con la vida salvaje, no es una ilusión.

Dean Kamen, fundador de FIRST, y de la Sociedad Americana de Ingenieros Mecánicos (ASME), ha creado una Competencia Robótica multinacional que reúne a profesionales y jóvenes para resolver un problema de diseño de ingeniería de una manera competitiva. En 2003 contó a más de 20,000 estudiantes en más de 800 equipos en 24 competencias. Los equipos vienes de Canadá, Brasil, Reino Unido, y EEUU. A diferencia de las competencias de los Robots de lucha sumo que tienen lugar regularmente en algunos lugares, o las competencias de "Battlebots " transmitidas por televisión, estas competencias incluyen la creación de un Robot.

Los Robots parecen estar abaratándose y empequeñeciéndose en tamaño, todo relacionado con la miniaturización de los componentes electrónicos que se utilizan para controlarlos. También, muchos Robots son diseñados en simuladores mucho antes de que sean construidos e interactúen con ambientes físicos reales.

OPINIÓN PERSONAL 

Autor: Miguel Fernado Araque Hernandéz

En lo que puedo opinar, es que la tecnología sobretodo la robótica ha avanzado en estos últimos 15 años, muy velozmente y a permitido llegar a nuevos horizontes, en las áreas de salud y economía, abarcando gran parte de la vida diaria de las personas, ya que brinda ayuda y efectividad en actividades diarias y producción en las compañías o empresas, damas de su bajo costo y trabajo continuo.pero esto no solamente genera cosas buenas, también influye mucho en todos los sectores de militares, que aprovechan su potencial tanto en el apoyo del campo como en la parte administrativa.en conclusión cree en la tecnología pero no confíes en ella.

Autor: Andreina Colmenarez

En mi opinión es importante la robótica ya que es un sistema electromecánico que, por su apariencia o sus movimientos, ofrece la sensación de tener un propósito propio. El robot en la actualidad esa diseñado para hacer muchas cosas por ejemplo : 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 especifico.Gracias a ese desarrollo moderno hoy en día se pueden facilitar muchas cosas

Autor: Wilmer José Magdaleno Caldera

Mi opinión es que al oír la palabra robot, a menudo se produce en nuestra mente la imagen de una máquina con forma humana, con cabeza y extremidades. Esta asociación es fruto de la influencia de la televisión o del cine, cuyos anuncios o películas muestran máquinas con forma humana, llamadas androides, que generalmente son pura ficción. Los robots suelen ser programados para ahorrar tiempo y sustituir a los humanos en trabajos costosos, pesados, complicado, riesgosos y repetitivos, por ello, son capaces de realizar tareas repetitivas de forma más rápida, barata y precisa que los seres humanos.