¿Para qué sirven los
robots?
En la actualidad, los robots comerciales e industriales son
ampliamente utilizados puesto que realizan tareas con más precisión que los
humanos y con menor costo también. Se utilizan con mucha frecuencia en tareas
que son peligrosas, sucias y tediosas para los humanos, como la búsqueda y
rescate de personas, así como para localizar bombas en zonas de guerra o en las
ciudades.
En el sector industrial se usan los robots en plantas de
manufactura, montaje y embalaje, en transporte, en exploraciones en la Tierra y
en el espacio, en cirugía, armamento, laboratorios de investigación y en la
producción masiva de bienes industriales de consumo.
En laboratorios de investigación, recientemente científicos de
la Universidad de Aberystwyth, en Gales, logró crear al colega perfecto, un
robot “con conocimiento científico” capaz de realizar cientos de
experimentos repetitivos sin aburrirse.
El robot, llamado Adam, es la primera máquina que logra
descubrir de manera independiente nueva información científica, identificando
el papel de varios genes en células de levadura y además es capaz de planificar
más experimentos con sus propias hipótesis.
En medicina, aunque en esta área ya hay varias aplicaciones,
como la gran cantidad de robots quirúrgicos aplicados a la Urología,
Ginecología, Cirugía, Pediátrica, General y Torácica. Y como aquellos usados en
procedimientos de cirugía poco invasiva, También los hay de aquellos que se
utilizan en los laboratorios en el transporte de muestras biológicas y químicas.
Recientemente, en abril de 2009, científicos belgas crearon y presentaron un
robot forrado de peluche destinado a ayudar a curar a niños hospitalizados.
Este robot fue inventado por científicos belgas y el objetivo de sus creadores
es que los niños establezcan un puente emocional con él para ayudar a su
curación. “Probo” es el nombre del robot y está preparado para desplazarse,
hablar, reconocer las expresiones del rostro de sus interlocutores, interpretar
las emociones y reaccionar en consonancia.
En el cuidado de personas, se trata de una aplicación muy
reciente pero de mucha demanda en países con escasez de mano de obra, como
China y Japón que por sus propias tradiciones culturales -el cuidado de los
ancianos no se deja en instituciones, como asilos, sino en su propia casa-,
resultarían de mucha utilidad en esas sociedades.
De acuerdo a cifras del gobierno Chino,160 millones de personas
son mayores de 60 años, lo que requiere de un enorme contingente de personal
que se haga cargo del cuidado de los ancianos. Pero como tal número de
asistentes sociales no estaría disponible en el país, el gobierno ha estado
apoyando iniciativas tendientes a resolver este problema impulsando proyectos
de desarrollo de robots que se transformen en los “ayudantes de cámara” de
estos ancianos y les puedan llevar comida y medicinas, hacer sonar las alarmas
en caso de que en la casa haya escapes de agua o de gas, mandar mensajes de
texto o vídeo a familia y amigos e incluso cantar canciones o jugar al ajedrez.
Estos robots estarían disponibles a los adultos mayores en dos o tres años más.
En exploración, es donde los robots están reemplazando a los
humanos, especialmente en la exploración del fondo oceánico y en exploración
espacial. Para esas tareas se suele recurrir a robots del tipo artrópodo.
En educación, se trata de un humanoide que puede expresar
emociones de alegría, disgusto, enojo y tristeza. Es de origen japonés y
esperan que pueda reemplazar, en diez años, a los cirujanos de guerra Saya es el primer robot profesor. Su creador, el científico
Hiroshi Kobayashi, trabajó en el proyecto cerca de 15 años. Habla varios
idiomas y puede dictar actividades de libros de texto. Saya dio sus primeras clases, durante un trimestre, en una escuela primaria de
Tokyo. Tras pasar esta primera prueba, la idea fue adoptada en Gran Bretaña.
En construcción, se trata de un trío de robots, Hydras-Ascent, Hydras-Ascent II
y el Circa en forma de serpiente, todos ellos autónomos y diseñados por el
Laboratorio RoMeLa (por sus siglas en inglés del Robotics and Mechanisms
Laboratory) del Instituto Politecnico y Universidad Estatal de Virginia
(Virginia Tech), en Estados Unidos en 2008, para reemplazar a obreros en la
realización de tareas riesgosas, como la inspección de edificios de gran altura
o de los pilares de puentes sumergidos en el agua, mediante movimientos
oscilantes, parecidos a los que realiza una serpiente para desplazarse.
Estas máquinas cuentan en su interior con sensores y cámaras que permiten
inspeccionar las estructuras o llevar a cabo otras tareas que hoy día realizan
los humanos, y que son peligrosas. Cada una de ellas mide aproximadamente un
metro de longitud. Recientemente, Junio 2009, científicos del mismo Laboratorio RoMeLa han
desarrollado un robot único que puede sujetar con firmeza objetos tan duros
como una lata de cerveza o tan delicados como un huevo crudo, además de ser lo
suficientemente habilidoso como para hacer gestos del lenguaje de los signos.
El Robot bautizado con el nombre RAPHel (Robotic Air Powered
Hand with Elastic Ligaments o “Mano Robótica impulsada por Aire con Ligamentos
Elásticos”), consiste en una mano robótica completamente articulada e impulsada
por un tanque compresor de aire de una presión de más de 4 atmósferas (1
atmósfera es la presión a nivel del mar).
Su diseño de alimentación por aire es lo que hace a esta mano
única, dado que con él (la máquina) no necesita de ningún tipo de motor, además
que su fuerza para asir objetos puede ajustarse con solo cambiar la presión del
aire. Esta mano está destinada al primer robot humanoide bipedo y andante
fabricado integramente en Estados Unidos, de nombre Charli.
Campos de aplicación de la robótica:
Industria
· Trabajos
en Fundición
· Aplicación
de Transferencia de Material
· Paletización
· Carga
y Descarga de Máquinas
· Operaciones
de Procesamiento
· Otras
Operaciones de Proceso
· Montaje
· Control
de Calidad
· Manipulación
en Salas Blancas
Robots de Servicio
· Laboratorios
· Industria
Nuclear
· Agricultura
· Espacio
· Vehículos
Submarinos
· Educación
· Construcción
· Medicina
· Ciencia
Ficción
1. INDUSTRIA
En la actualidad los robots son muy utilizados en la industria, siendo un
elemento indispensable en la mayoría de los procesos de manufactura.
El robot industrial debido a su naturaleza multifuncional puede llevar a cabo
un sin número de tareas, para lo cual es necesario estar dispuesto a a admitir
cambios en el desarrollo del proceso primitivo como modificaciones en el diseño
de piezas, sustitución de sistemas etc, que faciliten y hagan posible la
introducción del robot.
En cuanto al tipo de robot a utilizar, se deben considerar por ejemplo
velocidad de carga, capacidad de control, etc.
Uno de los principales
usuarios de robots es la industria del automóvil. La empresa General Motors
utiliza aproximadamente 16.000 robots para trabajos como soldadura por puntos,
pintura, carga de máquinas, transferencia de piezas y montaje.
1.1 Trabajos en
Fundición
La fundición por inyección fue el primer proceso
robotizado (1960). En este proceso el material utilizado que está en estado
líquido, es inyectado a presión en un molde, el cual está formado por dos
mitades que se mantiene unidas durante la inyección. La pieza solidificada es
extraída del molde y enfriada para su posterior desbarbado.
En la fundición por
inyección el robot puede realizar las siguientes tareas:
· Extracción de las piezas
del molde y transporte de éstas a un sector enfriado y posteriormente a otro
proceso (desbarbado, corte, etc).
· Limpieza y mantenimiento de
los moldes.
· Colocación de piezas en el
interior de los moldes.
Las cargas manejadas por los robots son medias o altas, no necesitan una
gran precisión (salvo si deben colocar piezas en el interior del molde), su campo
de acción debe ser grande y su sistema de control generalmente es
sencillo.
Otro proceso de fundición es la fundición a la cera perdida, por
microfusión o a la cáscara. Éste permite fundir piezas con gran precisión
y buen acabado en la superficie.
El robot realiza tares relativas a la formación del molde de
material refractario a partir
del molde de cera. El robot consta con una pinza especial, recoge un conjunto
de varios modelos unidos y lo introduce en una masa de gano fino, intercalando
extracciones y centrifugaciones para obtener un recubrimiento uniforme. Si se
tiene varios robots en serie introduciendo los conjuntos en diferentes tipos de
arena y finalmente en un horno se puede conseguir un proceso continuo de
fabricación de moldes.
1.2 Carga
y Descarga de Máquinas.
La peligrosidad y monotonía de las
operaciones de carga y descarga de máquinas como prensas, estampadoras, hornos
o la posibilidad de usar un mismo robot pata transferir una pieza a través de
diferentes máquinas de procesado, ha llevado a que un gran número de empresas
hayan introducido robots en sus talleres.
Las operaciones de carga o descarga son de
manejos de material en las que el robot se utiliza para servir a una máquina de
producción transfiriendo piezas a/o desde las máquinas.
Existen tres casos dentro de esta categoría de
aplicación:
Carga/Descarga de Máquinas: El robot carga una pieza
de trabajo en bruto en el proceso y descarga una pieza acabada. Un ejemplo de
este caso es una operación de mecanizado.
Carga de Máquinas: El robot debe de cargar la pieza de
trabajo en bruto a los materiales en las máquinas, pero la pieza se extrae a
través de otro medio. En una operación de prensado, el robot se puede
programar para cargar láminas de metal en la prensa, pero se permite que las
piezas acabadas caigan fuera de la prensa por gravedad.
Descarga de Máquinas: La máquina produce piezas acabadas a partir de
materiales en bruto que se cargan directamente en la máquina sin la ayuda de
robots. El robot descarga la pieza de la máquina. Ejemplos de este caso
incluyen aplicaciones de fundición de troquel y moldeado plástico.
1.3 Otras
Operaciones de Proceso
Además de la soldadura por
punto, la soldadura por arco, y las mencionadas anteriormente existen una serie
de otras aplicaciones de robots que utilizan alguna forma de herramienta
especializada como efector final.
Algunas de estas operaciones son:
Taladro, acanalado, y otras aplicaciones de
mecanizado.
Rectificado, pulido, cepillado y operaciones similares.
Remachado
Taladro
1.4 Montaje
Los robots empleados en el
ensamblaje requieren una gran precisión y repetitividad, no siendo necesario
que manejen grandes cargas. Los robots más utilizados son los Scara, por su
bajo costo y buenas características, entre las que destaca su adaptabilidad
selectiva. También se usan con frecuencia los robots cartesianos, por su
elevada precisión y en general los robots articulares, los que son muy
efectivos para estas aplicaciones.
El montaje es una de las aplicaciones
industriales de la robótica que más está creciendo. Exige una mayor precisión
que la soldadura o la pintura y emplea sistemas de sensores de bajo costo y
computadoras potentes y baratas. Los robots se usan por ejemplo en el montaje
de aparatos electrónicos, para montar microchips en placas de circuito.
1.5 Control de Calidad
El robot industrial puede participar en el control
de calidad usando su capacidad de posicionamiento y manipulación, transportando
en su extremo un palpador que le permita realizar un control dimensional de
piezas ya fabricadas, tocando puntos clave de éstas. En estos casos suelen utilizarse
los robots cartesianos, debido a su precisión, aunque también es válido el uso
de robots articulares.
Otras posibles aplicaciones
del robot en el control de calidad consisten en utilizar al robot para
transportar el instrumental de medida (rayos X, ultrasonidos, etc) a puntos
específicos de la pieza a examinar. Los posibles defectos detectados pueden
registrarse y almacenarse de la propia unidad de control del robot.
Finalmente el robot, puede ser utilizado como manipulador encargado de
clasificar piezas según ciertos criterios de calidad (piezas correctas e
incorrectas por ejemplo). En este caso el control y decisión (de a qué familia
pertenece la pieza) se realiza mediante un sistema específico que permita
comunicarse con el robot, como visión artificial, sistema de pesaje, etc.
1.6 Manipulación en Salas Blancas
Diversos procesos de la Industria farmacéutica,
como la producción de vacunas y hormonas, o la preparación de injertos de piel
y reproducción de células, deben ser realizadas bajo estrictas condiciones de
esterilidad. La manipulación de estos productos durante su fabricación es
realizada en cabinas con protección de clase 10, donde los operadores deben
someterse a un minucioso proceso de esterilización antes de ingresar a ellas.
El uso de un robot para
estas funciones se realiza introduciéndolo de manera permanente en la cabina,
consiguiendo así entre otros beneficios una reducción de riesgo de
contaminación, una mayor homogeneidad en la calidad del producto y una
reducción en el costo de fabricación.
Los robots utilizados
pueden ser cualquier robot comercial, normalmente con 6 grados de libertad que
cumpla con la normativa correspondiente al entorno de clase 10, y con un
alcance inferior a un metro.
Existen sectores en los
cuales no es preciso conseguir una elevada productividad, en donde las tareas
que se realizan no son repetitivas y no existe un conocimiento detallado del
entorno. En éstos no existe la posibilidad de sistematizar y clasificar las
posibles aplicaciones, ya que éstas responden a soluciones aisladas a
problemas concretos.
Este tipo de robots son
llamados robots de servicio.
En general la aplicación de
la robótica a estos sectores se caracteriza por la falta de estructura, tanto
en el entorno como de la tarea a realizar, la poca importancia sobre la
rentabilidad económica, y el gran interés por realizar tareas en entornos
peligrosos o en aquellos donde no es posible el acceso de personas.
Estas características
obligan a que los robots de servicio cuenten con un mayor grado de
inteligencia, el cual se traduce en empleo de sensores y del software adecuado
para la toma rápida de decisiones. Dado que en muchas ocasiones el estado
actual de la inteligencia artificial no está lo suficientemente desarrollado
como para resolver las situaciones planteadas a los robots de servicio, es
común que éstos cuenten con un mando remoto, siendo generalmente robots
teleoperador.
2.1 Laboratorios
Últimamente los
robots están encontrando un gran número de aplicaciones en los laboratorios.
Éstos llevan a cabo de manera efectiva tareas repetitivas como la colocación de
tubos de pruebas dentro de los instrumentos de medición.
Los
robots son utilizados para realizar procedimientos manuales automatizados. Un
típico sistema de preparación de muestras consta de un robot y una estación de
laboratorio, la cual contiene balanzas, dispensarios, centrifugados, racks de
tubos de pruebas, etc. Donde las muestras son movidas desde la estación de
laboratorios por el robot bajo el control de procedimientos de un programa.
Los fabricantes de estos sistemas mencionan tres ventajas sobre la
operación manual:
· Incrementan la
productividad.
· Mejoran el control de
calidad.
· Reducen la exposición del
ser humano a sustancias químicas nocivas.
Otras tareas realizadas son
la medición del pH, viscosidad, y el porcentaje de sólidos en polímeros,
preparación de plasma humano para muestras para ser examinadas, calor, flujo,
peso y disolución de muestras para presentaciones espectromáticas.
2.2 Industria Nuclear
La
tecnología robótica encontró su primera aplicación en la industria nuclear con
el desarrollo de teleoperadores para manejar material radiactivo. Varios robots
y vehículos controlados remotamente han sido utilizados para tal fin en los
lugares donde ha ocurrido alguna catástrofe.
Esta
clase de robots son equipados en su mayoría con sofisticados equipos para
detectar niveles de radiación, cámaras, e incluso llegan a traer a bordo un
minilaboratorio para hacer pruebas.
Entre las diversas
aplicaciones destacan las de mantenimiento en zonas contaminadas y de
manipulación de residuos.
2.3 Agricultura
Para muchos la idea de
tener un robot agricultor es ciencia ficción, sin embargo la realidad es muy
diferente. El Instituto de Investigación Australiano, ha invertido una gran
cantidad de dinero y tiempo en el desarrollo de este tipo de robots. Entre sus
proyectos se encuentra una máquina que esquila a las ovejas. Donde la
trayectoria del cortador sobre el cuerpo de las ovejas se planea con un modelo
geométrico de la oveja, compensando el tamaño entre la oveja real y el modelo,
a través de un conjunto de sensores que registran la información de la
respiración del animal, para posteriormente mandarla a una computadora
que realiza las compensaciones necesarias y modifica la trayectoria del
cortador en tiempo real.
Otro proyecto que se está
desarrollando debido a la escasez de trabajadores en los obradores, consiste en
hacer un sistema automatizado de un obrador, el prototipo requiere un alto
nivel de coordinación entre una cámara de vídeo y el efector final que realiza
en menos de 30 segundos ocho cortes al cuerpo del cerdo.
Por su parte en Francia se
hacen aplicaciones de tipo experimental para incluir a los robots en la
siembra, y poda de los viñedos, como en la pizca de lamanzana.
2.4 Espacio
La
exploración del espacio presenta ciertos problemas para el uso de robots y
también es un lugar hostil para el ser humano, ya que, se requiere de un equipo
de protección muy costoso tanto en la Tierra como en el Espacio. Por tal motivo
muchos científicos han sugerido que es necesario el uso de Robots para
continuar con los avances en la exploración espacial; pero como todavía no se
llega a un grado de automatización tan precisa para ésta aplicación, el ser
humano aún no ha podido ser reemplazado por éstos.
Por otro lado, los teleoperadores han sido
utilizados para realizar tareas en los transbordadores espaciales.
En Marzo de 1982 el
transbordador Columbia fue el primero en utilizar este tipo de robots, aunque
el ser humano participa en la realización del control de lazo cerrado.
También se realizan algunas
investigaciones, que están encaminadas al diseño, construcción y control de
vehículos autónomos, los cuales llevarán a bordo complejos laboratorios y
cámaras muy sofisticadas para la exploración de otros planetas.
En Noviembre de 1970 los
rusos consiguieron el alunizaje del Lunokhod 1, el cual poseía cámaras de
televisión, sensores y un pequeño laboratorio, y era controlado remotamente
desde la tierra.
En Julio de 1976, los norteamericanos aterrizaron en Marte el Viking 1,
llevaba abordo un brazo robotizado, el cual recogía muestras de piedra, tierra y
otros elementos los cuales eran analizados en el laboratorio que fue
acondicionado en el interior del robot. Por supuesto también contaba con un
equipo muy sofisticado de cámaras de vídeo.
2.5 Vehículos Submarinos
Dos eventos durante el verano
de 1985 provocaron el incremento por el interés de los vehículos submarinos:
· Un avión de la Air Indian
se estrelló en el Océano Atlántico cerca de las costas de Irlanda. Un vehículo
submarino guiado remotamente, normalmente utilizado para el tendido de cable,
fue utilizado para encontrar y recobrar la caja negra del avión.
· El descubrimiento del
Titanic en el fondo de un cañón, cuatro kilómetros abajo de la superficie,
donde había permanecido después del choque con un iceberg en 191. Un vehículo
submarino fue utilizado para encontrar, explorar y filmar el hallazgo.
En la actualidad muchos de
estos vehículos submarinos son utilizados en:
· La inspección y
mantenimiento de tuberías que conducen petróleo, gas o aceite en las
plataformas oceánicas;
· El tendido e inspección del
cableado para comunicaciones, para investigaciones geológicas y geofísicas en
el suelo marino.
El estudio e investigación de este tipo de robots aumentará a medida que
la industria se interese en la utilización de éstos, considerando los
beneficios que se obtendrían si se consigue una tecnología segura para la
exploración del suelo marino y la explotación del mismo.
2.6 Educación
Los robots están apareciendo en los salones de clases de tres distintas formas:
· Primero, los programas
educacionales utilizan la simulación de control de robots como un medio de
enseñanza. Un ejemplo palpable es la utilización del lenguaje de programación
del robot Karel, el cual es un subconjunto de Pascal utilizado para la
introducción a la enseñanza de la programación.
· El segundo y de uso más
común es el uso del robot tortuga en conjunción con el lenguaje LOGO para
enseñar ciencias computacionales. LOGO fue creado con la intención de
proporcionar al estudiante un medio natural y divertido en el aprendizaje de
las matemáticas.
· En tercer lugar está el uso
de los robots en los salones de clases. Una serie de manipuladores de bajo
costo, robots móviles y sistemas completos desarrollados para su utilización en
los laboratorios educacionales.
Debido a su bajo costo muchos de estos sistemas no poseen una fiabilidad en su sistema mecánico, tienen poca exactitud, no existen los sensores y en su mayoría carecen de software.
Japón es el país que cuenta con un mayor número de sistemas en funcionamiento de las tareas robotizables dentro de la construcción de edificios (comerciales, industriales, residenciales)
2.7 Medicina
Japón es el país que cuenta con un mayor número de sistemas en funcionamiento de las tareas robotizables dentro de la construcción de edificios (comerciales, industriales, residenciales)
2.7 Medicina
De entre las varias
aplicaciones de la robótica a la medicina destaca la cirugía, realizándose
determinadas operaciones de neurocirugía.
Mediante el robot es posible
obtener la información necesaria para que el equipo médico decida el punto
exacto donde debe ser realizada la incisión, para que penetre la sonda y
obtener una muestra para realizar la biopsia. El robot se encuentra
perfectamente situado con respecto al paciente y porta en su extremo los
instrumentos necesarios para realizar la incisión, tomar la muestra, etc.
Otro posible beneficio de
la aplicación de la robótica a la cirugía se encuentra en el telediagnóstico y
la telecirugía, esta última consiste en la operación remota de un paciente
mediante un telemanipulador.
2.8 Ciencia Ficción
El
concepto popular de un robot, es que tiene apariencia humana y que actúa como
un ser humano. Este concepto de humanoide ha sido inspirado y estimulado
por varias narraciones de ciencia ficción.
Una
de las primeras obras importantes fue una novela de Mary Shelley, publicada en
Inglaterra en 1817, con el título de “Frankenstein”. La narración ha sido
popularizada en varias versiones a través de los años, plasmada en varias
producciones cinematográficas.
Una obra checoslovaca publicada en el año 1917 por Karel Capek, denominada “Rossum’s
Universal Robots”, dió lugar al término robot. La palabra checa
«robota» significa servidumbre o trabajador forzado, y cuando se tradujo al
inglés se convirtió en el término robot.
Entre los escritores de ciencia ficción, Isaac Asimov ha contribuido con varias
narraciones relativas a robots, comenzando en 1939, y a él se atribuye el acuñamiento
del término «robótica». La imagen de un robot que aparece en su obra es el de
una máquina bien diseñada y con una seguridad garantizada que actúa de acuerdo
con tres principios denominados por Asimov las Tres Leyes de la Robótica, y
son:
- Un robot no puede actuar contra un ser humano
o, mediante la inacción, permitir que un ser humano sufra daños.
- Un robot debe obedecer las órdenes dadas por
los seres humano, salvo que estén en conflicto con la Primera Ley.
- Un robot debe proteger su propia existencia, a
no ser que esté en conflicto con las dos primeras leyes.
La película titulada “The Day the Earth Stood Still”, de
1951, tenía como argumento una misión desde un planeta lejano enviada a la
Tierra en un platillo volante para intentar establecer las bases para la paz
entre las naciones del Universo.
La película 2001:” Una odisea del
espacio”, de l968, tenía como protagonista a una computadora
parlante muy inteligente llamada HAL. El trabajo de la computadora era vigilar
y controlar los sistemas a bordo de la nave espacial en su camino al planeta
Júpiter y ser un amigo y compañero de la tripulación de la nave.
La serie de “La Guerra de las Galaxias” en 1977,
“El Imperio contraataca” en 1980 y “El retorno del Jedi” en 1983, presentaba a
los robots como máquinas amistosas e inofensivas. Los robots R2D2 y C3PO son
capaces de desplazarse en todas direcciones, son inteligentes y pueden
comunicarse con sus dueños humanos.
Terminator I, Terminator II y Terminator III son algunas
producciones que han tenido gran éxito, al igual que “El Hombre Bicentenario” y
“Robocop”.
Estas
son entre otras, algunas de las producciones cinematográficas donde queda de
manifiesto la participación de la robótica en la ciencia ficción. Claramente
existen muchas más películas, donde aparecen robot cada vez más sofisticados,
tanto en su morfología como en su inteligencia.
Sin duda, el desarrollo tecnológico tendrá entre
sus consecuencias una mayor participación de la robótica en la pantalla grande.
Sin lugar a dudas, la
robótica posee una amplia gama de aplicaciones, lo cual ha quedado en evidencia
en los puntos anteriores. Sin embargo, cada día se incursiona en otras áreas
como por ejemplo:
- Vigilancia y Seguridad: Robot que muestran el
camino, en museos grandes empresas, etc. a invidentes y/o cualquier tipo
de personas.
· Ayuda a
discapacitados: Robot que leen la escritura para invidentes.
- Uso Doméstico: Robot
que pueden dar masajes y hacer mandados simples.
· Minería
A continuación veremos el vídeo
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