Ven Avances De La RobóTica En La ExploracióN Espacial
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    Ven Avances De La RobóTica En La ExploracióN Espacial Ven Avances De La RobóTica En La ExploracióN Espacial Document Transcript

    • Ven avances de la robótica en la exploración espacial Con el avance de la robótica y la miniaturización, se reduce la posibilidad de que a los robots sigan personas en la exploración espacial, y quizá en 50 años el Sistema Solar entero sea explorado con ayuda de pequeñas naves robotizadas. Al dictar una conferencia sobre el espacio y el cosmos, así como los avances que se pueden esperar en los próximos 25 años en la Academia Mexicana de Ciencias, Martín Reese, presidente de la Royal Society de Londres, destacó la posibilidad de que haya robots que permitan proyectos de construcción que usen materiales que no provengan de la tierra. Espero, señaló, el rol de los astronautas del futuro será más parecido al de los exploradores de los primeros siglos, que estaban dispuestos a tomar riesgos. Esto es porque ningún lugar en el sistema solar posee un ambiente tan amable, ni siquiera como el de la Antártica o la cima del Everest, y no hay ningún lugar al cual escapar, explicó en un comunicado. El también profesor de Cosmología y Astrofísica de la Universidad de Cambridge resaltó que a pesar de que las etapas de la Evolución, desde la formación del Sol, son ya parte de la cultura popular, aún prevalece una la creencia de que los seres humanos están en la cumbre del árbol evolutivo, lo cual para un astrónomo parece imposible de creer. Esto es, explicó, porque aunque al Sol le quedan seis billones de años más antes de que se le acabe el combustible, después de eso se apagará, y todo lo que existe en la Tierra se extinguirá aunque el Universo en expansión continuará posiblemente para siempre, destinado a hacerse cada día más frío y cada día más vacío. Desde esta perspectiva, expresó, las criaturas vivas que presencien el enfriamiento del Sol, ya sea aquí en la Tierra o lejos de aquí, ya sean orgánicas o basadas en el silicio, seguramente no serán humanas sino otra cosa. "Serán tan diferentes de nosotros como un humano es diferente de un insecto", dijo aunque aclaró que nadie puede predecir cómo serán esos seres. A pesar de este panorama, agregó, este siglo puede ser el momento decisivo ya que es el primer momento en la historia del planeta cuando la especie humana, tiene el futuro del planeta en sus manos. ------------------------------------------------------ROBOTS ESPACIALES: Características Generales: La idea básica sobre Robots Espaciales consiste en utilizar Inteligencia Artificial para enseñar a los robots sobre lo que deben hacer para comportarse de manera semejante a los exploradores humanos. Estos Robots tienen como fin la exploración de la superficie de planetas, incluso la Luna, y para ello que sean capaces de “pensar” por si mismos sobre posibles obstáculos que puedan encontrar y que por supuesto tengan la habilidad de recuperarse de eventos inesperados. Otro de los conceptos en el diseño de Robots Espaciales es que puedan emular, no solo el proceso de pensamiento y análisis de los humanos en determinar las características del terreno, sino también la habilidad humana de conducir un vehículo en tiempo real.
    • Ejemplos de Robots Espaciales: - Deep Space la primera misión espacial que se basa primariamente en la propulsión eléctrica solar (iones) para alcanzar su destino. Aunque el verdadero objetivo ha sido el demostrar la viabilidad de avances tecnológicos en el espacio, los cuales podrán ser posteriormente empleados con confianza en futuras misiones. - Mars Polar Lander Cuya misión fue estudiar el estado del tiempo marcianos, el clima y los niveles de dióxido de carbono y agua. - Mars PathFinder Esta misión se realizó con el fin de demostrar tecnológicamente cómo enviar un módulo de amartizaje con instrumental y un rover robótico autónomo a la superficie del planeta rojo, que sea capaz de devolver una cantidad enorme de datos sobre Marte. - Spirit y Opportunity Son dos robots gemelos de fabricación estadounidense. Donde cada uno en lados opuestos de Marte lograron desempeñar labores de investigación de diferente naturaleza hasta encontrar evidencias tangibles de que en la superficie de Marte hubo agua en estado liquido hace miles de años. Arquitectura del Rover Spirit y Opportunity: - Cámara Panorámica (ojos del Robot) - Emisión Térmica Espectrometral Para determinar la mineralogía de las rocas y del suelo. - Brazo Para poder tomar del suelo las rocas y minerales Aplicaciones Reales del Robot Los Robots Espaciales son utilizados para poder estudiar con mayor precisión las rocas, el suelo y la atmósfera que se encuentran en el Espacio, justamente donde el hombre se ve limitado por sus características físicas y emocionales, ya que pueden estar las 24 hs del día realizando investigaciones sin ninguna evidencia de fatiga. Relaciones con los temas de la materia Bien como se habló al principio, estos robots poseen sensores, efectores y la posibilidad de moverse en forma autónoma de un lado para el otro, sin que un humano los guíe en tiempo real. Por su puesto, sabemos además que se encuentra relacionado con el tema de Robótica. Fuente: Verónica Nisenbaum Linares Exploradores Resulta sorprendente que los homínidos, en lugar de disfrutar de lugares cálidos y con abundante comida, se encaminaran a los cuatro puntos cardinales para conquistar terrenos áridos, azotados por inclemencias climatológicas o por las más terribles fuerzas de la Naturaleza. Desde los asiáticos que fueron a América, a los inuits del Círculo Polar Ártico, hasta los polinesios que conquistaron el inmenso Océano Pacífico. Resulta asombroso, no solo que recorrieran tales distancias sin buenos medios de transporte, sino que además se asentaran en lugares tan inhóspitos. ¿Cuántos murieron en el intento? ¿Cuántos, a pesar de los peligros, continuaron? Y sobre todo, ¿por qué? Algo nos empuja a emprender proyectos que en buena parte de las ocasiones resultan trágicos.
    • Cuando la Tierra se nos ha quedado pequeña, hemos mirado hacia las estrellas, soñando con conquistar el Sistema Solar. Los cohetes y las cápsulas han sustituido a las canoas, pero a pesar de nuestras avanzadas tecnologías, la aventura continúa siendo peligrosa. Tragedias espaciales El 28 de enero de 1986, 30 segundos después del despegue, el transbordador Challenger saltó literalmente por los aires, matando a sus siete tripulantes, entre los que se encontraba una maestra de escuela. El 2 de febrero de 2003, el transbordador Columbia saltó también por los aires durante la reentrada atmosférica, falleciendo en el acto sus siete tripulantes. Dos fallos mortales entre poco más de 100 lanzamientos no es una buena estadística, especialmente para una agencia espacial, la NASA, orgullosa de sus logros en la carrera espacial. Sin transbordadores, la construcción de la Estación Espacial Internacional está paralizada y se ha cancelado el programa científico abordo por falta de personal, dedicados en exclusiva al mantenimiento de la Estación. Resulta irónico, pero en estos momentos, la superpotencia mundial no tiene capacidad para poner personas en órbita, hecho reservado de momento a sus dos antiguos rivales comunistas, Rusia y China. La Visión Espacial Los expertos de la Junta de Investigación del Desastre del Columbia (CAIB) recomendaron que para solventar la crisis, la NASA debía hacer mayores esfuerzos en seguridad y planear bien sus objetivos a medio y largo plazo. Los asesores de la Casa Blanca aprovecharon políticamente esta circunstancia y hace dos años, en el discurso sobre el estado de la nación, George W. Bush anunció su Visión Espacial. Ésta consiste en volver a la Luna a finales de la próxima década, establecer una base permanente en la Luna y tras ello, pisar Marte. El plan detallado, que presentó la NASA el verano pasado, prevee abandonar los transbordadores en 2010 y la Estación Espacial poco después. Con los recursos económicos que liberen estos dos proyectos, más un incremento continuado de fondos, se invertirá en el desarrollo de cápsulas reutilizables para sustituir a los transbordadores, y en el desarrollo de cohetes casi tan potentes como el Saturno V para enviar versiones mejoradas de las cápsulas a la Luna. Por otro lado, el plan supone el recorte de proyectos científicos de la NASA, como sondas de exploración y otros programas de ciencia básica. El sustituto del Telescopio Espacial Hubble, el Telescopio James Web, de momento se salva de la quema, pero algunos analistas creen que también podría verse afectado por el cambio de política. Robots contra humanos Mientras tanto, la exploración robotizada del Sistema Solar está expandiendo nuestro conocimiento del medio interplanetario a pasos agigantados: rovers que recorren la superficie de Marte, sondas que recolectan polvo cometario, que se posan en asteroides o que penetran en densas atmósferas de frías y distantes lunas. ¿No es mejor, más rápido y barato explorar el Espacio con robots? La exploración robótica es más rentable científica y económicamente. Las sondas pueden llegar a donde los humanos no podemos, a lugares con condiciones extremas, y recorriendo durante décadas miles de millones de kilómetros. Pero las sondas no despiertan igual pasión. Los humanos nos sentimos más identificados con Yuri Gagarin, Neil Armstrong o Denis Tito que con Cassini-Huygens o Stardust. Queremos volver a la Luna, queremos conquistar Marte y quizás algún día, colonizar el Espacio. Para todas estas empresas hay que invertir ingentes cantidades de dinero y, por mucho que nos inspire llegar más lejos en la Tierra, aquí también hay problemas que resolver. Este es el punto crítico de la exploración espacial tripulada. Algunos analistas temen que la Visión de Bush quede en papel mojado, que cuando los sobrecostes sean excesivos, el Congreso estadounidense o los próximos presidentes de la Casa Blanca, rebajen las metas.
    • Futuros Invertir en el Espacio no es una pérdida de dinero. Es un sector estratégico que da trabajo a científicos e ingenieros. Nos aporta un gran conocimiento de nuestro entorno. Se crean nuevas tecnologías, muchas de ellas con aplicaciones comerciales. Inspira a los jóvenes. Tiene profundas implicaciones filosóficas. Para conquistar el Espacio de forma decidida, debemos aprender a hacerlo mediante una cooperaración internacional más estrecha, que distribuya los grandes costes y sea menos dependiente de los vaivenes políticos; o, alternativamente, encontramos una forma más segura y mucho más barata de ponernos en órbita. En este sentido, el hito del SpaceShipOne, el avión-cohete que fue el primer vehículo de diseño y construcción privada en llegar a 100 km de altura, da muchas esperanzas. Gracias a la exploración del Espacio hemos descubierto que los cometas poseen los bloques básicos de la vida. Quizás son los responsables de inseminar a los planetas. En la Tierra, la vida apareció poco tiempo después del impacto que dio origen a la Luna, hace 3800 millones de años. La vida se ha ido adaptando a todos los lugares y condiciones imaginables, y algunas inimaginables. Los humanos, con apenas 2 millones de años en este planeta, seguimos ese mismo curso, de forma perseverante. Quizás no es en las estrellas donde está escrito que queramos llevar la vida a otros planetas. Quizás está escrito en nuestros genes Qué es la robótica?: La robótica es la ciencia encaminada a diseñar y construir aparatos y sistemas capaces de realizar tareas propias de un ser humano. Con esta definición tan general, la palabra 'robótica' cubre muchos conceptos diferentes, pero todos giran en torno a la misma idea. Robots Físicos Robótica Industrial: Es la parte de la Ingeniería que se dedica a la construcción de máquinas capaces de realizar tareas mecánicas y repetitivas de una manera muy eficiente y con costes reducidos. Robótica de Servicio: Es la parte de la Ingenieria que se centra en el diseño y construcción de máquinas capaces de proporcionar servicios directamente a los miembros que forman sociedad. Robótica Inteligente: Son robots capaces de desarrollar tareas que, desarrolladas en un ser humano, requieren el uso de su capacidad de razonamiento. Robótica Humanoide: Es la parte de la ingeniería que se dedica al desarrollo de sistemas robotizados para imitar determinadas pecualiaridades del ser humano.
    • Con la aparición del concepto 'robot' a principios de siglo XX, se dio el pistoletazo de salida para el desarrollo de sistemas cada vez más autónomos. Un robot autónomo es un dispositivo robótico capaz de operar por si mismo, en la robótica de servicio es donde más se están prodigando los robots de servicio. ¿En que tipo de situaciones puede ser interesante un robot que sea completamente autónomo? por ejemplo en entornos hostiles: - Conflictos bélicos. - Exploración espacial. - Exploración submarina. - Rescate en catástrofes. Pero sin irnos tan lejos, la robótica de servicio combinada con la robótica inteligente nos permitirá en un futuro tener conductores autónomos para nuestros coches, entre otras cosas Que estas metas se consigan antes o después dependerá de la financiación que las instituciones y mecenas sitúen en los diferentes proyectos de investigación que se desarrollan en el mundo. Robótica de Exploración: Es la parte de la Ingenieria del Software que se encarga de desarrollar programas capaces de explorar documentos en busca de determinados contenidos. Existen diversos servicios en Internet dedicados a esta parcela de la robótica. Hay muchos trabajos que las personas no les gusta hacer, sea ya por ser aburrido o bien peligroso, siempre se va a tratar de evitar para no hacerlo. La solución más práctica era obligar a alguien para que hiciera el trabajo, esto se le llama esclavitud y se usaba prácticamente en todo el mundo bajo la política de que el fuerte y el poder dominan al débil. Ahora los robots son ideales para trabajos que requieren movimientos repetitivos y precisos. Una ventaja para las empresas es que los humanos necesitan descansos, salarios, comida, dormir, y una área segura para trabajar, los robots no. La fatiga y aburrimiento de los humanos afectan directamente a la producción de una compañía, los robots nunca se aburren por lo tanto su trabajo va a ser el mismo desde que abra la compañía La robótica es una rama del árbol tecnología, que estudia el diseño y construcción de máquinas capaces de desempeñar tareas repetitivas, tareas en las que se necesita una alta precisión, tareas peligrosas para el ser humano o tareas irrealizables sin intervención de una máquina. Las ciencias y tecnologías de las que deriva podrían ser: el álgebra, los autómatas programables, las máquinas de estados, la mecánica, la electrónica y la informática. ROBOTICA La definición adoptada por el Instituto Norteamericano de Robótica aceptada internacionalmente para Robot es: Manipulador multifuncional y reprogramable, diseñado para mover materiales, piezas, herramientas o dispositivos especiales, mediante movimientos programados y variables que permiten llevar a cabo diversas tareas. Aparato automático que realiza funciones normalmente ejecutadas por los hombres. Máquina con forma humana El
    • término "robot" se debe a Karel Capek, quien lo utilizó en 1917 por primera vez, para denominar a unas máquinas construidas por el hombre y dotadas de inteligencia. Deriva de "robotnik" que define al esclavo de trabajo. Las leyes de la Robotica En ciencia ficción las tres leyes de la robótica son un conjunto de normas escritas por Isaac Asimov, que la mayoría de los robots de sus novelas y cuentos están diseñados para cumplir. En ese universo, las leyes son "formulaciones matemáticas impresas en los senderos positrónicos del cerebro" de los robots (lo que hoy llamaríamos ROM). Aparecidas por primera vez en el libro "Runaround" (1942), establecen lo siguiente:1.Un robot no debe dañar a un ser humano o, por su inacción, dejar que un ser humano sufra daño. 2.Un robot debe obedecer las órdenes que le son dadas por un ser humano, excepto si estas órdenes entran en conflicto con la Primera Ley. 3.Un robot debe proteger su propia existencia, hasta donde esta protección no entre en conflicto con la Primera o la Segunda Ley. Las tres leyes de la robótica representan el código moral del robot. Un robot va a actuar siempre bajo los imperativos de sus tres leyes. Para todos los efectos, un robot se comportará como un ser moralmente correcto. Sin embargo, es posible preguntar: ¿Es posible que un robot viole alguna de sus tres leyes? ¿Es posible que un robot "dañe" a un ser humano? La mayor parte de las historias de robots de Asimov se basan en situaciones en las que a pesar de las tres leyes, podríamos responder a las anteriores preguntas con un "sí". Parámetros para clasificar a los Robots La potencia del software en el controlador determina la utilidad y flexibilidad del robot dentro de las limitantes del diseño mecánico y la capacidad de los sensores. Los robots han sido clasificados de acuerdo a su generación, a su nivel de inteligencia, a su nivel de control, y a su nivel de lenguaje de programación. Éstas clasificaciones reflejan la potencia del software en el controlador, en particular, la sofisticada interacción de los sensores. Por generación La generación de un robot se determina por el orden histórico de desarrollos en la robótica. Cinco generaciones son normalmente asignadas a los robots industriales:1º Generación: El sistema de control está basado en la “paradas fijas” mecánicamente. Como ejemplo de esta primera etapa están los mecanismos de relojería que mueven las cajas musicales o los juguetes de cuerda.2º Generación: El movimiento se controla a través de una secuencia numérica almacenada en disco o cinta magnética. Por regla general, este tipo de robots se utiliza en la industria automotriz y son de gran tamaño.3º Generación: Utilizan las computadoras para su control y tienen cierta percepción de su entorno a través del uso de sensores. Con esta generación se inicia la era de los robots inteligentes y aparecen los lenguajes de programación para escribir los programas de control.4º Generación: Se trata de robots altamente inteligentes con más y mejores extensiones sensoriales, para entender sus acciones y captar el mundo que los rodea. Incorporan conceptos “modélicos” de conducta.
    • 5º Generación: Actualmente en desarrollo. Esta nueva generación de robots basará su acción principalmente en modelos conductuales establecidos. Según su Arquitectura Generacional Robots Play-back , los cuales regeneran una secuencia de instrucciones grabadas, como un robot utilizado en recubrimiento por spray o soldadura por arco. Estos robots comúnmente tienen un control de lazo abierto. Robots controlados por sensores , estos tienen un control en lazo cerrado de movimientos manipulados, y hacen decisiones basados en datos obtenidos por sensores. Robots controlados por visión , donde los robots pueden manipular un objeto al utilizar información desde un sistema de visión. Robots controlados adaptablemente , donde los robots pueden automáticamente reprogramar sus acciones sobre la base de los datos obtenidos por los sensores. Robots con Inteligencia Artificial , donde las robots utilizan las técnicas de inteligencia artificial para hacer sus propias decisiones y resolver problemas. Robots médicos , fundamentalmente, prótesis para disminuirdos físicos que se adaptan al cuerpo y están dotados de potentes sistemas de mando. Con ellos se logra igualar al cuerpo con precisión los movimientos y funciones de los órganos o extremidades que suplen. Androides , robots que se parecen y actúan como seres humanos. Los robots de hoy en día vienen en todas las formas y tamaños, pero a excepción de los que aparecen en las ferias y espectáculos, no se parecen a las personas y por tanto no son androides. Actualmente, los androides reales sólo existen en la imaginación y en las películas de ficción. Robots móviles , provistos de patas, ruedas u orugas que los capacitan para desplazarse de acuerdo su programación. Elaboran la información que reciben a través de sus propios sistemas de sensores y se emplean en determinado tipo de instalaciones industriales, sobre todo para el transporte de mercancías en cadenas de producción y almacenes. También se utilizan robots de este tipo para la investigación en lugares de difícil acceso o muy distantes, como es el caso de la exploración espacial y las investigaciones o rescates submarinos.
    • Por Nivel de Inteligencia La Asociación de Robots Japonesa (JIRA) ha clasificado a los robots dentro de seis clases sobre la base de su nivel de inteligencia Dispositivos de manejo manual, controlados por una persona. Robots de secuencia arreglada. Robots de secuencia variable, donde un operador puede modificar la secuencia fácilmente. Robots regeneradores, donde el operador humano conduce el robot a través de la tarea. Robots de control numérico, donde el operador alimenta la programación del movimiento, hasta que se enseñe manualmente la tarea. Robots inteligentes, los cuales pueden entender e interactuar con cambios en el medio ambiente. Por Nivel de Control Los programas en el controlador del robot pueden ser agrupados de acuerdo al nivel de control que realizan o su predecibilidad en las formas para realizar su función. Nivel de Inteligencia Artificial, donde el programa aceptará un comando como "levantar el producto" y descomponerlo dentro de una secuencia de comandos de bajo nivel basados en un modelo estratégico de las tareas. Nivel de modo de control, donde los movimientos del sistema son modelados, para lo que se incluye la interacción dinámica entre los diferentes mecanismos, trayectorias planeadas, y los puntos de asignación seleccionados. Niveles de servosistemas, donde los actuadores controlan los parámetros de los mecanismos con el uso de una retroalimentación interna de los datos obtenidos por los sensores, y la ruta es modificada sobre la base de los datos que se obtienen de sensores externos. Todas las detecciones de fallas y mecanismos de corrección son implementadas en este nivel. La robótica es la ciencia o rama de la ciencia que se ocupa del estudio, desarrollo y aplicaciones de los robots. Los robots son dispositivos compuestos de sensores que reciben datos de entrada y que pueden estar conectados a la computadora. Esta, al recibir la información de entrada, ordena al robot que efectúe una determinada acción. Puede ser que los propios robots dispongan de microprocesadores que reciben el input de los sensores y que estos microprocesadores ordenen al robot la ejecución de las acciones para las cuales está concebido. En este último caso, el propio robot es a su vez una computadora. 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, ya que o son hombres disfrazados de máquina o, si realmente son máquinas, no efectúan trabajos de los que el hombre se pueda aprovechar. En la actualidad, los avances tecnológicos y científicos no han permitido todavía construir un robot realmente inteligente, aunque existen esperanzas de que esto sea posible algún día. Hoy por hoy, una de las finalidades de la construcción de robots es su intervención en los procesos de fabricación. Estos robots, que no tienen forma humana en absoluto, son los encargados de realizar trabajos repetitivos en las cadenas de proceso de fabricación, como por ejemplo: pintar al spray, moldear
    • a inyección, soldar carrocerías de automóvil, trasladar materiales, etc. En una fábrica sin robots, los trabajos antes mencionados los realizan técnicos especialistas en cadenas de producción. Con los robots, el técnico puede librarse de la rutina y el riesgo que sus labores comportan, con lo que la empresa gana en rapidez, calidad y precisión. En los próximos cien años, seguramente en todas las fábricas del mundo encontraremos robots trabajando y hablando con nosotros de los temas de actualidad en las calles o en nuestros hogares. Breve historia del desarrollo de los robots La prehistoria La palabra robot surge con la obra RUR, los "Robots Universales de Rossum" de Karel Capek, es una palabra checoeslovaca 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. Desde la época de los griegos se intentó crear dispositivos que tuvieran un movimiento sin fin, que no fuera controlado ni supervisado por personas, en los siglos XVII y XVIII la construcción de autómatas humanoides fabricados con mecanismos de relojería por Jacques de Vaucanson, Pierre Henri-Louis, Jaquet- Droz, como el escribiente, the Draughtsman, el músico Henri Maillar det (1800), Olimpia de la ópera de Offenback de Hoffman, fortalecieron la búsqueda de mecanismos que auxiliaran a los hombres en sus tareas. Estos autómatas desataron controversias alrededor de la posible inteligencia que pudieran tener estos dispositivos pesadas y en la búsqueda de la posibilidad de crear vida artificialmente. El escribiente hacía mofa de la frase de Descartes de "Pienso luego existo", parafraseándola al escribir "Escribo luego existo". Los fraudes surgieron como en el caso del ajedrecista, en el que un muñeco mecánico daba respuesta a jugadas de ajedrez, comprobándose más tarde que era un enano encerrado en la caja del muñeco el que daba las respuestas y movía el muñeco. Todos estos mitos anteceden a la obra Kapec, en la que se plantea la construcción de robots para liberar a las personas de la carga pesada de trabajo. Sin embargo, esta ficción y la creada por Asimov, junto con las desarrollos mecácnicos de máquinas como el telar de Thaillard, motiva a George Devol a crear el origen de los robots industriales, un manipulador que sería parte de una célula de trabajo. La historia La clasificación de los robots se establece de diversas maneras, temporalmente, por su funcionalidad, por su geometría, por la inteligencia, por lo que hablar de generaciones de robots se puede plantear desde esos diversos puntos de vista. Las características con las que se clasifican principalmente los robots son: Propósito o función Sistema de coordenadas empleado Número de grados de libertad del efector formal Generación del sistema control. Clasificación basada en su propósito o función: a. Industriales b. Personales / Educativos c. Militares vehículos autónomos Los elementos que constituyen un robot industrial son: Efectores finales, Brazos manipuladores, Controladores, Censores, Fuentes de poder.
    • Clasificación de los robots basados en las generaciones de sistemas de control. La primera generación: El sistema de control usado en la primera generación de robots esta basado en la "paradas fijas" mecánicamente. Esta estrategia es conocida como control de lazo abierto o control "bang bang". Podemos considerar como ejemplo esta primera etapa aquellos mecanismos de relojería que permiten mover a las cajas musicales o a los juguetes de cuerda. Este tipo de control es muy similar al ciclo de control que tienen algunos lavadores de ciclo fijo y son equivalentes en principio al autómata escribiente de H. M. Son útiles para las aplicaciones industriales de tomar y colocar pero están limitados a un número pequeño de movimientos. La segunda generación utiliza una estructura de control de ciclo abierto, pero en lugar de utilizar interruptores y botones mecánicos utiliza una secuencia numérica de control de movimientos almacenados en un disco o cinta magnética. El programa de control entra mediante la elección de secuencias de movimiento en una caja de botones o a través de palancas de control con los que se "camina", la secuencia deseada de movimientos. El mayor número de aplicaciones en los que se utilizan los robots de esta generación son de la industria automotriz, en soldadura, pintado con "spray". Este tipo de robots constituyen la clase más grande de robots industriales en E.U., incluso algunos autores sugieren que cerca del 90 % de los robots industriales en EU pertenecen a esta 2ª generación de control. La tercera generación de robots utiliza las computadoras para su estrategia de control y tiene algún conocimiento del ambiente local a través del uso de sensores, los cuales miden el ambiente y modifican su estrategia de control, con esta generación se inicia la era de los robots inteligentes y aparecen los lenguajes de programación para escribir los programas de control. La estrategia de control utilizada se denomina de "ciclo cerrado". La cuarta generación de robots, ya los califica de inteligentes con más y mejores extensiones sensoriales, para comprender sus acciones y el mundo que los rodea. Incorpora un concepto de "modelo del mundo" de su propia conducta y del ambiente en el que operan. Utilizan conocimiento difuso y procesamiento dirigido por expectativas que mejoran el desempeño del sistema de manera que la tarea de los sensores se extiende a la supervisión del ambiente global, registrando los efectos de sus acciones en un modelo del mundo y auxiliar en la determinación de tareas y metas. La quinta generación, actualmente está en desarrollo esta nueva generación de robots, que pretende que el control emerja de la adecuada organización y distribución de módulos conductuales, esta nueva arquitectura es denominada arquitectura de subsumción, cuyo promotor es Rodney Brooks La Robótica Los primeros robots creados en toda la historia de la humanidad, no tenían más que un solo fin: entretener a sus dueños. Estos inventores se interesaban solamente en conceder los deseos de entretener a quien les pedía construir el robot. Sin embargo, estos inventores se comenzaron a dar cuenta de que los robots podía imitar movimientos humanos o de alguna criatura viva. Estos movimientos pudieron ser mecanizados, y de esta manera, se podía automatizar y mecanizar algunas de las labores más sencillas de aquellos tiempos. El origen del desarrollo de la robótica, se basa en el empeño por automatizar la mayoría de las operaciones en una fábrica; esto se remonta al siglo xvii en la industria textil, donde se diseñaron telares que se controlaban con tarjetas perforadas. El término robótica procede de la palabra robot. La robótica es, por lo tanto, la ciencia o rama de la ciencia que se ocupa del estudio, desarrollo y aplicaciones de los robots. Los robots son dispositivos compuestos de sensores que reciben datos de entrada y que pueden estar conectados a la computadora. Esta, al recibir la información de entrada, ordena al robot que efectúe una determinada acción. Puede ser que los propios robots dispongan de microprocesadores que reciben el input de los sensores y que estos microprocesadores ordenen al robot la ejecución de las acciones para las cuales está concebido. En este último caso, el propio robot es a su vez una computadora. 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, ya que o son hombres disfrazados de máquina o, si realmente son máquinas, no efectúan trabajos de los que el hombre se pueda aprovechar.
    • En la actualidad, los avances tecnológicos y científicos no han permitido todavía construir un robot realmente inteligente, aunque existen esperanzas de que esto sea posible algún día. Hoy por hoy, una de las finalidades de la construcción de robots es su intervención en los procesos de fabricación. Estos robots, que no tienen forma humana en absoluto, son los encargados de realizar trabajos repetitivos en las cadenas de proceso de fabricación, como por ejemplo: pintar al spray, moldear a inyección, soldar carrocerías de automóvil, trasladar materiales, etc. En una fábrica sin robots, los trabajos antes mencionados los realizan técnicos especialistas en cadenas de producción. Con los robots, el técnico puede librarse de la rutina y el riesgo que sus labores comportan, con lo que la empresa gana en rapidez, calidad y precisión. En los próximos cien años, seguramente en todas las fábricas del mundo encontraremos robots trabajando Ciencia ficción Tiempo después, los autómatas fueron los protagonistas principales de una infinidad de relatos de ciencia-ficción. La mayoría de los novelistas de aquellos tiempos, consideraban a los autómatas como una amenaza para la existencia de la raza humana. Con este tipo de relatos, el temor hacia los autómatas fué creciendo considerablemente. En el año de 1920, el escritor de origen checoslovaco Karel Capek, publicó su novela RUR (Russum's Universal Robots), la cual fué presentada en obra de teatro en el Teatro Nacional de Praga el 25 de Enero de 1921. "Esta obra trata de dos pequeños seres artificiales de forma humana que responden perfectamente a las órdenes de su creador, aunque al final acaban rebelándose contra él." Para referirse a estos seres, el autor les llamaba robots, derivación del vocablo checo robota, que significa "trabajo obligatorio". Y es así como surge la palabra robot para referirse a los autómatas mecánicos de aquellas épocas. Y a partir de esta novela, se les llama robots a los autómatas. Existe un miedo a los robots debido a la evolución tan acelerada que se ha proyectado en muchas de las novelas de ciencia-ficción. Y aunque muchas de estas novelas no están tan fuera de la realidad, no hay por que tenerles pavor al desarrollo de robots, sino todo lo contrario, ya que estos existen para poder facilitar las tareas de los humanos. En la obra de Isaac Asimov, Yo robot publicada en 1940, postula tres leyes que los robots deberán de seguir: ð Un robot no debe dañar a un ser humano o, por su inacción, dejar que un ser humano sufra daño. ð Un robot debe obedecer las órdenes que le son dadas por un ser humano, excepto cuando estas órdenes están en contradicción con la primera ley. ð Un robot debe proteger su propia existencia, hasta donde esta protección no entre en conflicto con la primera o segunda ley. Aún después de esta publicación de Isaac Asimov, los novelistas seguían cuestionándose en sus obras acerca de la naturaleza de un robot, tienen la idea de que algún día, el hombre será esclavo de las máquinas, esta idea la plasman en sus novelas; como por ejemplo la novela de Jack Williamson en Con las manos cruzadas, se muestra como es que la libertad humana se esclaviza por unos robots eficientes que cumplen todas las órdenes que se les dan. Una de las primeras películas que tratan el tema de la robótica es la titulada "Metrópolis", la cual trata de un robot femenino que posee inteligencia propia, obedece todas las ordenes de su creador, y aunque es una película antigua, es un buen ejemplo de como veían a los robots en aquellas épocas. Otro buen ejemplo de películas de ciencia-ficción, es la trilogía de Las Guerra de las Galaxias (Star Wars), de George Lucas, que muestra a los robots de dos maneras: buenos y malos. La novela muestra, principalmente, a dos robots que respetan y siguen las órdenes de sus dueños, muestra que los robots pueden tener inteligencia propia y hasta sentido del humor; aunque contradice las tres leyes de Isaac Asimov, ya que los robots de esta novela pueden llegar a destruir formas de vida, humana y extraterrestre.
    • La imaginación del hombre ha llegado a crear una infinidad de relatos relacionados con los robots; muchos de estos relatos han sido la punta del iceberg en cuanto a nuevas tecnologías, un ejemplo de ello son las novelas de Jules Verne, en especial la llamada "Viaje a la Luna" en donde relata con lujo de detalle como es que tres hombres podrían llegar a la luna, y a pesar de que eran relatos de ciencia- ficción, estas novelas no están tan fuera de la realidad que hoy vivimos. Futuro de la robótica A pesar de que existen muchos robots que efectúan trabajos industriales, aquellos son incapaces de desarrollar la mayoría de operaciones que la industria requiere. Al no disponer de unas capacidades sensoriales bien desarrolladas, el robot es incapaz de realizar tareas que dependen del resultado de otra anterior. En un futuro próximo, la robótica puede experimentar un avance espectacular con las cámaras de televisión (ejemplo de aparato sensorial), más pequeñas y menos caras, y con las computadoras potentes y más asequibles. Los sensores se diseñarán de modo que puedan medir el espacio tridimensional que rodea al robot, así como reconocer y medir la posición y la orientación de los objetos y sus relaciones con el espacio. Se dispondrá de un sistema de proceso sensorial capaz de analizar e interpretar los datos generados por los sensores, así como de compararlos con un modelo para detectar los errores que se puedan producir. Finalmente, habrá un sistema de control que podrá aceptar comandos de alto nivel y convertirlos en órdenes, que serán ejecutadas por el robot para realizar tareas enormemente sofisticadas. Si los elementos del robot son cada vez más potentes, también tendrán que serlo los programas que los controlen a través de la computadora. Si los programas son más complejos, la computadora deberá ser más potente y cumplir nos requisitos mínimos para dar una respuesta rápida a la información que le llegue a través de los sensores del robot. Paralelo al avance de los robots industriales era el avance de las investigaciones de los robots llamados androides, que también se beneficiarán de los nuevos logros en el campo de los aparatos sensoriales. De todas formas, es posible que pasen decenas de años antes de que se vea un androide con mínima apariencia humana en cuanto a movimientos y comportamiento. Algunas Aplicaciones Las novelas de ciencia-ficción nos muestran robots dotados de una inteligencia igual o superior a la de los hombres, capaces de aprender de sus "errores" y mejorar su sistema original, pueden convivir con los seres humano de una manera natural. En la actualidad, estos relatos no están distantes de la realidad que empezamos a vivir. Los robots empiezan a invadir nuestras vidas, comienzan a aparecer en los lugares menos esperados, comienzan a reemplazar algunas de nuestras labores más difíciles de realizar. La robótica se ha ido desarrollando a pasos agigantados. Los robots comienzan a formar parte de nuestras vidas, y no hay que alarmarnos por esto, sino más bien hay que sacarle todo el provecho posible para que la ayuda que nos puedan dar, sea bien aprovechada. Uno de los primeros robots fue el llamado SHAKEY, desarrollado por investigadores en el Instituto de Investigaciones de Stanford en 1960, este robot fué capaz de tomar bloques en un pila utilizando una cámara de video como un sensor visual, y procesando esta información en una pequeña computadora. Tiempo después, a mediados de 1970, la General Motors financió un programa de desarrollo en el que el investigador Víctor Scheinman del Instituto de Tecnología de Massachusetts inventó un "brazo" mecánico para producir un llamado "manipulador universal programable para ensamblaje (programmable universal manipulator for assembly, PUMA)". El PUMA marcaron el inicio de la era de los robots. Investigación. La robótica ayuda mucho en el área de investigación; con ayuda de robots especiales, los científicos pueden experimentar con robots de prueba antes de implantar algún nuevo programa de control.
    • Se pueden mencionar los robots más reconocidos por los investigadores de la compañía K-Team SA, con su laboratorio en Suiza. Esta compañía fabrica robots para experimentación: el Khepera y el Koala, los denomina The K-Robot Family (la familia de K-robots). A continuación se muestran las características principales de ambos robots. La miniaturización del robot Khepera hace posible tener la capacidad de un robot grande en un escritorio normal cerca de la computadora. Las ventajas dadas a los usuarios son múltiples: ð El medio ambiente es fácil y barato de recrear. ð El robot puede ser manipulado fácilmente. ð La conexión con la computadora puede hacerse con un cable aéreo sin problemas. ð La computadora, el robot y el medio ambiente están en la misma mesa, cerca del usuario. ð El manejar un robot miniatura es relativamente mucho más robusta que manejar un robot grande. Hay que imaginar al robot Khepera, con 50 mm de diámetro, corriendo contra una pared a una velocidad de 50 mm/s. Ahora hay que compararlo con robot grande, de 1 metro de diámetro, corriendo contra una pared a una velocidad de 1 m/s. ð Tomar o llevar el robot a una conferencia no será un problema difícil de resolver. ð Técnicamente, el Khepera es completamente un robot, con muchas características interesantes. A el robot básico se le pueden agregar muchas extensiones, como por ejemplo, cámaras de video para el reconocimiento de imágenes ó un brazo mecánico con dos grados de libertad para poder tomar y manipular una infinidad de objetos. El robot Koala, es una aplicación orientada del robot Khepera: más grande que un Khepera, más desarrollado, abierto a extensiones de tamaño real, con más funciones necesarias para la realización de una aplicación real (como la correcta administración de la carga de la batería), con 6 ruedas para operaciones a campo traviesa y un cuerpo de trabajo para buenas demostraciones. En adición a estas características, Koala mantiene una figura y una estructura compatibles con Khepera, en cuanto a una manera de los experimentos hechos en un Khepera pueden ser transportados a Koala. El BIOS de ambos robots es compatible, así que aquellos programas escritos para un robot puede ser fácilmente adaptado (por algunos parámetros) y recompilado para el otro. Este robot no tiene extensiones como el Khepera. El robot Koala también tiene otra aplicación práctica: Aspiradora automática. Esta es una de las aplicaciones más comunes para el Koala. ð En la Medicina La medicina también esta siendo invadido por la robótica. Aunque todavía se esta investigando, se tienen resultados muy satisfactorios, de los cuales a largo plazo se podrán disfrutar. La Universidad de California en Berkeley , Endorobotics Corporation, junto con la Universidad de California en San Francisco, ha estado desarrollando nuevas herramientas y mejoras para la manipulación de la endoscopia, sentido, e interfaces humanas para la operación a control remoto. Han introducido el concepto de Cirugía con Invasión Mínima, la cual consiste en la mínima intervención de aparatos y/o herramientas para poder llevar a cabo una intervención quirúrgica. Aunque todavía se encuentra sobre investigación, la cirugía asistida por la tele robótica se comienza a abrir camino dentro de la medicina. El concepto esencial de este proyecto de las Universidades, es el de poder aislar al doctor de su paciente, ya sea por salud o por algún otro factor que pueda dañar al paciente de alguna manera grave. Otra aplicación a este proyecto, es un simulador en realidad virtual para poder entrenar a las doctores en la cirugía de invasión mínima. Con un simulador, se pueden ir acostumbrando a tratar al paciente detrás de una pantalla de computadora, y no físicamente en presencia de la cirugía. Para poder realizar la cirugía, el doctor cuenta con unos pequeños brazos mecánicos, los cuales harán la intervención quirúrgica sin necesidad de hacerle al paciente una gran incisión para poder realizar la
    • operación. Estos brazos mecánicos, cuentan con unas pequeñísimas pinzas que realizarán la cirugía propia del doctor. ð En el Espacio Una de las aplicaciones muchos más aprovechadas de la robótica, y que el hombre se ha seguido maravillando, es la tele robótica en el espacio extraterrestre. La organización más importante dentro de este aspecto, y que ha marcado un rumbo muy avanzado en cuanto a tecnologías e investigaciones, es la NASA (National Aeronautics and Space Administration). El Programa de Tele robótica Espacial de la NASA, esta diseñado para desarrollar capacidades de la tele robótica para la movilidad y manipulación a distancia, uniendo la robótica y las tele operaciones y creando nuevas tecnologías en tele robótica. Los requerimientos de tecnología de la robótica espacial pueden ser caracterizados por la necesidad del control manual y automático, tareas no repetitivas, tiempo de espera entre el operador y el manipulador, manipuladores flexibles con dinámicas complejas, nueva locomoción, operaciones en el espacio, y la habilidad para recuperarse de eventos imprevistos. El Programa de Tele robótica Espacial consiste en un amplio rango de tareas de investigaciones básicas científicas para el desarrollo de aplicaciones para resolver problemas de operación específicos. El programa centra sus esfuerzos en tres áreas en especial: ensamblaje y servicio en órbita, cuidar los gastos científicos, y robots en la superficie del planeta. Para poderse aplicar correctamente las áreas dentro de su materia, el programa se encarga del desarrollo del robot completo, de sus componentes, y de la correcta creación e implantación del sistema para que los robots puedan cubrir las necesidades por completo. Su principal aplicación es el poder proveer la tecnología para las aplicaciones de la tele robótica espacial con suficiente confianza por parte de los diseñadores para que futuras misiones espaciales puedan aplicar la tecnología con toda confianza. ð En el Hogar La aplicación más antigua es en el hogar. Los electrodomésticos, como hoy los conocemos, forman parte del mundo de la robótica, y aunque parezca increíble, éstos son robots domésticos. No se requiere de una gran programación previa, ni de mecanismos súper complejos para poder caracterizar a un robot doméstico, puesto que este es su fin: facilitar las labores domésticos, y por consiguiente ocupar el menor espacio posible para poder realizar las tareas. Uno de los primeros robots domésticos fue la estufa, ya sea de leña o de gas; le siguen el refrigerador, el lava trastes, el horno de microondas, el horno eléctrico y así muchos más electrodomésticos que pasan desapercibidos por la mayoría de nosotros, y no nos damos cuenta de que también son considerados como robots, robots electrodomésticos. ð Para el Entretenimiento La robótica ha invadido la mayoría de nuestras actividades cotidianas, muestra de ello, es la robótica en los medios de esparcimiento, y como ejemplo podemos citar al fabuloso parque de diversiones Disneylandia. En este parque de diversiones se pueden encontrar una gran variedad de aplicaciones de la robótica, desde pájaros cantores, elefantes en movimiento, cocodrilos, osos, hasta simuladores de vuelo, androides, submarinos, etc. Como se puede ver, la robótica puede ser utilizada en casi cualquier actividad que el ser humano realice, y puede ser de gran utilidad. Nos damos cuenta de que la robótica empieza a ser parte de nuestras vidas cotidianas, así como lo empezaron algunas de las actividades que actualmente realizamos todos los días Conclusión
    • 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. El principal objetivo del presente proyecto, es el de dar un vistazo al mundo de la robótica. No se muestra información ficticia, solamente se tiene un breve resumen del mundo de la robótica; todas las fuentes de información se pueden encontrar al final del documento en el apartado de Bibliografía, ahí se muestran las referencias bibliográficas y algunas direcciones de Internet en donde se basó para generar este documento. La robótica como hoy en día la conocemos, tiene sus orígenes hace miles de años. Nos basaremos en hechos registrados a través de la historia, y comenzaremos aclarando que antiguamente los robots eran conocidos con el nombre de autómatas, y la robótica no era reconocida como ciencia, es mas, la palabra robot surgió hace mucho después del origen de los autómatas. Desde el principio de los tiempo, 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 ó difíciles de realizar por un ser humano. De acuerdo a algunos autores, como J. J. C. Smart y Jasia Reichardt, consideran que el primer autómata en toda la historia fue Adán creado por Dios. De acuerdo a esto, Adán y Eva son los primero autómatas inteligentes creados, y Dios fué quien los programó y les dio sus primeras instrucciones que debieran de seguir. Dentro de la mitología griega se puede encontrar varios relatos sobre la creación de vida artificial, por ejemplo, Prometeo creó el primer hombre y la primer mujer con barro y animados con el fuego de los cielos. De esta manera nos damos cuenta de que la humanidad tiene la obsesión de crear vida artificial desde el principio de los tiempos. Muchos han sido los intentos por lograrlo. Los hombres creaban autómatas como un pasatiempo, eran creados con el fin de entretener a su dueño. Los materiales que se utilizaban se encontraban al alcance de todo el mundo, esto es, utilizaban maderas resistentes, metales como el cobre y cualquier otro material moldeable, esto es, que no necesitara o requiriera de algún tipo de transformación para poder ser utilizado en la creación de los autómatas. Estos primeros autómatas utilizaban, principalmente, la fuerza bruta para poder realizar sus movimientos. A las primeras máquinas herramientas que ayudaron al hombre a facilitarle su trabajo no se les daba el nombre de autómata, sino más bien se les reconocía como artefactos ó simples máquinas.