Robotica

¿QUE ES LA ROBOTICA?

La robótica es la ciencia y la técnica que está involucrada en el diseño, la fabricación y la utilización de robots. Un robot es, por otra parte, una máquina que puede programarse para que interactúe con objetos y lograr que imite, en cierta forma, el comportamiento humano o animal.

HISTORIA

Por siglos, el ser humano ha construido máquinas que imitan partes del cuerpo humano. Los antiguos egipcios unieron brazos mecánicos a las estatuas de sus dioses; los griegos construyeron estatuas que operaban con sistemas hidráulicos, los cuales eran utilizados para fascinar a los adoradores de los templos. El inicio de la robótica actual puede fijarse en la industria textil del siglo XVIII, cuando Joseph Jacquard inventa en 1801 una máquina textil programable mediante tarjetas perforadas. Luego, la Revolución Industrial impulsó el desarrollo de estos agentes mecánicos. Además de esto, durante los siglos XVII y XVIII en Europa fueron construidos muñecos mecánicos muy ingeniosos que tenían algunas características de robots. Jacques de Vauncansos construyó varios músicos de tamaño humano a mediados del siglo XVIII.En 1805, Henri Maillardert construyó una muñeca mecánica que era capaz de hacer dibujos. La palabra robot se utilizó por primera vez en 1920 en una obra llamada "Los Robots Universales de Rossum", escrita por el dramaturgo checo Karel Capek. Su trama trataba sobre un hombre que fabricó un robot y luego este último mata al hombre. La palabra checa 'Robota' significa servidumbre o trabajado forzado, y cuando se tradujo al ingles se convirtió en el término robot. Luego, Isaac Asimov comenzó en 1939 a contribuir con varias relaciones referidas a robots y a él se le atribuye el acuñamiento del término Robótica y con el surgen las denomidas "Tres Leyes de Robótica" que son las siguientes: Un robot no puede actuar contra un ser humano o, mediante la inacción, que un ser humano sufra daños. Un robot debe de obedecer las ordenes dadas por los seres humanos, salvo que estén en conflictos con la primera ley. Un robot debe proteger su propia existencia, a no ser que esté en conflicto con las dos primeras leyes. Son varios los factores que intervienen para que se desarrollaran los primeros robots en la década de los 50's. La investigación en inteligencia artificial desarrolló maneras de emular el procesamiento de información humana con computadoras electrónicas e inventó una variedad de mecanismos para probar sus teorías. Las primeras patentes aparecieron en 1946 con los muy primitivos robots para traslado de maquinaria de Devol. También en ese año aparecen las primeras computadoras.En 1954, Devol diseña el primer robot programable. En 1960 se introdujo el primer robot "Unimate'', basada en la transferencia de artículos. En 1961 Un robot Unimate se instaló en la Ford Motors Company para atender una máquina de fundición de troquel. En 1966 Trallfa, una firma noruega, construyó e instaló un robot de pintura por pulverización. En 1971 El "Standford Arm'', un pequeño brazo de robot de accionamiento eléctrico, se desarrolló en la Standford University. En 1978 Se introdujo el robot PUMA para tareas de montaje por Unimation, basándose en diseños obtenidos en un estudio de la General Motors. Actualmente, el concepto de robótica ha evolucionado hacia los sistemas móviles autónomos, que son aquellos que son capaces de desenvolverse por sí mismos en entornos desconocidos y parcialmente cambiantes sin necesidad de supervisión. En los setenta, la NASA inicio un programa de cooperación con el Jet Propulsión Laboratory para desarrollar plataformas capaces de explorar terrenos hostiles. En la actualidad, la robótica se debate entre modelos sumamente ambiciosos, como es el caso del IT, diseñado para expresar emociones, el COG, tambien conocido como el robot de cuatro sentidos, el famoso SOUJOURNER o el LUNAR ROVER, vehículo de turismo con control remotos, y otros mucho mas específicos como el CYPHER, un helicóptero robot de uso militar, el guardia de trafico japonés ANZEN TARO o los robots mascotas de Sony. En general la historia de la robótica la podemos clasificar en cinco generaciones :las dos primeras, ya alcanzadas en los ochenta, incluían la gestión de tareas repetitivas con autonomía muy limitada. La tercera generación incluiría visión artificial, en lo cual se ha avanzado mucho en los ochenta y noventas. La cuarta incluye movilidad avanzada en exteriores e interiores y la quinta entraría en el dominio de la inteligencia artificial en lo cual se esta trabajando actualmente.

EXPONENTES

2012

• NASA y General Motors: Ellos están trabajando juntos para acelerar el desarrollo de la próxima generación de robots y tecnologías relacionadas para su uso en las industrias automotriz y aeroespacial. Construyeron el Robonaut 2, drones militares de Estados Unidos o vehículos aéreos.
  Rodney Brooks-Baxter: Él es el fundador de Rethink Robotics, iRobot y es un ex profesor de MIT; un estudiante de matemáticas en su Australia natal, Rodney recibió un doctorado en Ciencias de la Computación de Stanford en 1981. De 1984 a 2010, fue miembro de la facultad de MIT, y completó su servicio como profesor de Panasonic de Robótica, iRobot.
• 2006:
  Caleb Chung: Él es el co-diseñador de Furby y es un diseñador de juguetes. Sueña con los juguetes que interactúan con los niños. Él creó el Petting Pleo.
  Lego: Es un juguetes de construcción fabricados por el Grupo Lego, una compañía privada con sede en Billund, Dinamarca. Ladrillos de Lego se pueden montar y conectar de muchas maneras, para la construcción de este tipo de objetos como vehículos, edificios, e incluso robots. Sus proyectos de robótica son Lego Mindstorms RIS, LEGO Mindstorms y LEGO Mindstorms NXT.
• 1950
  Alan Turing publica Computing Machinery e Inteligencia en el que propone una prueba para determinar si una máquina ha ganado el poder de pensar por sí misma (la "prueba de Turing"). Desde entonces cada año un concurso se lleva a cabo entre varios desarrolladores de software para determinar lo cerca que han llegado a la verdadera máquina de Turing.
• 1952
  El primer control numérico (NC) máquina está construida en el MIT por John T. Parsons. Está conectado a Torbellino (Ver 1946). Se utiliza para hacer ceniceros para visitar invitados.

• 1954

  George Devol y Joe Engleberger diseñar el primer robot programable "brazo". Este desarrollo llevó al desarrollo del primer robot industrial "Unimate" en 1961.

• 1969

  Victor Scheinman, un estudiante de ingeniería mecánica que trabaja en el Laboratorio de Inteligencia Artificial de Stanford (SAIL) crea el Stanford Arm. Fue la primera, el brazo de éxito eléctrico robot controlado por ordenador. Para 1974, el Stanford Arm podría armar una bomba de agua de Ford Modelo T, guiándose con sensores ópticos y de contacto.

• 2000

  Intuitive Surgical: La idea de la robótica quirúrgica era poco más que una curiosidad, hasta 1999, año en Intuitive Surgical presentó el Sistema Quirúrgico da Vinci ®. Hoy, Intuitive Surgical es el líder mundial en el emergente campo de la cirugía mínimamente invasiva asistida por robot.

  Honda: Honda no estaba bromeando cuando nombraron este astronauta de creación única "Paso Avanzado en Movilidad Innovadora.". Este es el robot que todos queríamos cuando era niño. Llamaron a este proyecto "ASIMO".
• 2005:
  Boston Dynamics:
  Es una empresa de ingeniería que se especializa en la construcción de robots y software dinámicos para la simulación humana. La compañía comenzó como un spin-off del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT), donde la Academia Nacional de Ingeniería miembro de Marc Raibert y sus colegas primero desarrollaron robots que corrían y maniobrados como animales. Ellos fundaron la compañía en 1992 y han creado Big Dog y DARPA Robotics Challenge

COMPONENTES

Un robot está formado por los siguientes elementos: estructura mecánica, transmisiones, actuadores, sensores, elementos terminales y controlador. Aunque los elementos empleados en los robots no son exclusivos de estos (máquinas herramientas y otras muchas máquinas emplean tecnologías semejantes), las altas prestaciones que se exigen a los robots han motivado que en ellos se empleen elementos con características específicas. La constitución física de la mayor parte de los robots industriales guarda cierta similitud con la anatomía de las extremidades superiores del cuerpo humano, por lo que, en ocasiones, para hacer referencia a los distintos elementos que componen el robot, se usan términos como cintura, hombro, brazo, codo, muñeca, etc. Los componentes principales de un robot son los siguientes: Manipulador: mecánicamente, es el componente principal. Está formado por una serie de elementos estructurales sólidos o eslabones unidos mediante articulaciones que permiten un movimiento relativo entre cada dos eslabones consecutivos. Las partes que conforman el manipulador reciben, entre otros, los nombres de: cuerpo, brazo, muñeca y actuador final (o elemento terminal). A este último se le conoce habitualmente como aprehensor, garra, pinza o gripper. Controlador: es el componente que regula cada uno de los movimientos del manipulador, las acciones, cálculos y procesado de la información. El controlador recibe y envía señales a otras máquinas-herramientas (por medio de señales de entrada/salida) y almacena programas. Existen varios grados de control que son función del tipo de parámetros que se regulan, lo que da lugar a los siguientes tipos de controladores: de posición, cinemático, dinámicoy adaptativo. Dispositivos de entrada y salida de datos: los más comunes son: teclado, monitor y caja de comandos (teach pendant). Los dispositivos de entrada y salida permiten introducir y, a su vez, ver los datos del controlador. Para mandar instrucciones al controlador y para dar de alta programas de control, comúnmente se utiliza una computadora adicional. Es necesario aclarar que algunos robots únicamente poseen uno de estos componentes. En estos casos, uno de los componentes de entrada y salida permite la realización de todas las funciones. Dispositivos especiales: entre estos se encuentran los ejes que facilitan el movimiento transversal del manipulador y las estaciones de ensamblaje, que son utilizadas para sujetar las distintas piezas de trabajo.

PROYECTOS

1. Handle es un robot que combina la capacidad de terreno áspero de las piernas con la eficiencia de las ruedas. Utiliza muchos de los mismos principios para la dinámica, el equilibrio y la manipulación móvil que se encuentran en los robots cuadrúpedos y bípedos que construimos, pero con solo 10 uniones activadas, es significativamente menos complejo. Las ruedas son rápidas y eficientes en superficies planas, mientras que las patas pueden ir a casi cualquier lugar: al combinar ruedas y patas, Handle tiene lo mejor de ambos mundos.  

La manija puede levantar cargas pesadas mientras ocupa una pequeña huella, lo que le permite maniobrar en espacios reducidos. Todas las juntas de Handle están coordinadas para ofrecer una manipulación móvil de alto rendimiento.

2. SpotMini es un pequeño robot de cuatro patas que cabe cómodamente en una oficina o en el hogar. Su peso es de 25 kg (30 kg si se incluye el brazo). SpotMini es completamente eléctrico y puede durar unos 90 minutos con una carga, dependiendo de lo que esté haciendo. SpotMini es el robot más silencioso que hemos construido. 

SpotMini hereda toda la movilidad de su hermano mayor, Spot , mientras que agrega la capacidad de levantar y manejar objetos utilizando su brazo de 5 grados de libertad y sensores de percepción reforzados. El conjunto de sensores incluye cámaras estéreo, cámaras de profundidad, una IMU y sensores de posición / fuerza en las extremidades. Estos sensores ayudan con la navegación y la manipulación móvil.

3.Atlas es lo último en una línea de robots humanoides avanzados que estamos desarrollando. El sistema de control de Atlas coordina los movimientos de los brazos, el torso y las piernas para lograr una manipulación móvil de todo el cuerpo, ampliando enormemente su alcance y espacio de trabajo. La capacidad de Atlas para mantener el equilibrio al realizar tareas le permite trabajar en un gran volumen mientras ocupa solo una pequeña huella.  

El hardware de Atlas aprovecha la impresión en 3D para ahorrar peso y espacio, lo que da como resultado un robot compacto extraordinario con una alta relación fuerza-peso y un espacio de trabajo dramáticamente grande. La visión estéreo, la detección de rango y otros sensores le dan a Atlas la capacidad de manipular objetos en su entorno y viajar en terrenos difíciles. Atlas mantiene su equilibrio cuando es empujado o empujado y puede levantarse si se vuelca. 

4. Spot es un robot de cuatro patas diseñado para operaciones en interiores y exteriores. Ha sido el caldo de cultivo para un nuevo enfoque para el control dinámico de robots que brinda una verdadera autonomía al alcance.  

El punto es accionado eléctricamente y accionado hidráulicamente. Detecta su entorno de terreno accidentado utilizando LIDAR y visión estéreo junto con un conjunto de sensores a bordo para mantener el equilibrio y negociar el terreno accidentado. Lleva una carga útil de 23 kg y funciona durante 45 minutos con una carga de batería.

5. BigDog tiene cuatro patas que están articuladas como las de un animal, con elementos compatibles para absorber el impacto y reciclar la energía de un paso al siguiente. BigDog es del tamaño de un perro grande o una mula pequeña.

La computadora a bordo de BigDog controla la locomoción, procesa los sensores y maneja las comunicaciones con el usuario. El sistema de control de BigDog lo mantiene equilibrado, administra la locomoción en una amplia variedad de terrenos y realiza la navegación. Los sensores para la locomoción incluyen la posición de la articulación, la fuerza de la articulación, el contacto con el suelo, la carga del suelo, un giroscopio, LIDAR y un sistema de visión estéreo. Otros sensores se centran en el estado interno de BigDog, controlando la presión hidráulica, la temperatura del aceite, las funciones del motor, la carga de la batería y otros.

BigDog corre a 10 km / h, sube pendientes de hasta 35 grados, camina sobre escombros, escala senderos embarrados, camina en nieve y agua y transporta cargas de hasta 150 kg.

El desarrollo del robot original BigDog fue financiado por DARPA. El trabajo para agregar un manipulador y hacer una manipulación dinámica fue financiado por el programa RCTA del Army Research Laboratory.

6. Sand Flea es un pequeño robot con 4 ruedas y una poderosa pierna para saltar. Conduce como un auto RC en terreno plano, pero puede saltar 10 m en el aire para saltar sobre obstáculos. Eso es lo suficientemente alto como para saltar sobre una pared compuesta, sobre el techo de una casa, subir un conjunto de escaleras o hacia una ventana del segundo piso.

El robot utiliza sus ruedas como giroscopios para mantenerse nivelado durante el vuelo para que el operador pueda ver claramente la cámara a bordo y garantizar un aterrizaje suave en las cuatro ruedas. Sand Flea puede saltar unas 25 veces con una sola carga. Boston Dynamics desarrolló Sand Flea con fondos de Rapid Equipping Force (REF), DARPA y Sandia National Laboratory de US Army.

SandFlea está actualmente fuera de producción.

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https://www.bostondynamics.com/
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