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Aplicaciones Robots Moviles y otros pasatiempos.

1. Aplicaciones de robots móviles
Trabajo realizado para la asignatura de Diseño de Microrrobots Móviles de
la Universidad de Alcalá
por
Álvaro Arranz Arnanz([email protected])
Jorge Baliñas Santos([email protected])
Sebastián Bronte Palacios([email protected])
Josué García Sánchez([email protected])
Daniel González Rodriguez([email protected])
Javier Gutiérrez González([email protected])
Ángel Llamazares Llamazares([email protected])
Fernando Rojas Sánchez([email protected])
Víctor Sanz Blanco([email protected])
Noviembre 2006

2. Copyright (c) 2006-2007 Álvaro Arranz Arnanz&Jorge Baliñas Santos&Sebastián
Martín Bronte Palacios&Josué García Sánchez&Daniel González Rodriguez&Javier
Gutiérrez González&Ángel Llamazares Llamazares&Fernando Rojas Sánchez&Víctor
Sanz Blanco. Permission is granted to copy, distribute and/or modify this document under
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3. Índice general
1. Introducción a la Robótica Móvil 8
1.1. Ventajas de la robotización . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
1.2. Historia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
1.3. Divisiones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2. Sectores de la Robótica Móvil 13
2.1.Aplicaciones Industriales. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2.1.1. Introducción a las Aplicaciones Industriales . . . . . . . . . . . . . 13
2.1.2. Limpieza Industrial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
2.1.2.1. Inspección y Limpieza de conductos . . . . . . . . . . . . 14
2.1.2.2. Inspección y Limpieza de barcos . . . . . . . . . . . . . . 15
2.1.2.3. Limpieza de fachadas (cristales) . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.1.2.4. Limpieza de aviones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.1.3. Transporte de mercancías . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
2.1.3.1. Vehículos de Guiado Automático (AGV) . . . . . . . . . . 18
2.1.3.1.1. Vehículos Laserguiados (LGV) . . . . . . . . . . . 20
2.1.3.1.2. Vehículos Filoguiados (RGV) . . . . . . . . . . . 21
2.1.3.2. Automated Material Transport System (AMTS) . . . . . . 22
2.1.4. Agricultura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
2.1.4.1. Tractor Autónomo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
2.1.4.2. Cosechadora Autónoma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
2.1.5. Sector Automovilístico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
2.2.Aplicaciones innovadoras y de servicio. . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2.2.1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2.2.1.1. Características generales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2.2.1.2. Clasicación general . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
2.2.2. Medicina . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
2.2.2.1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
2.2.2.2. Categorías de robots . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
2.2.2.3. Aplicaciones robóticas quirúrgicas . . . . . . . . . . . . . . 30
2.2.2.4. Futuro de la robótica en medicina . . . . . . . . . . . . . . 32
2.2.2.5. Ejemplos de robots aplicados en medicina . . . . . . . . . 33
2.2.3. Domestico y ocina . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
2.2.3.1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
2.2.3.2. Aspectos generales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
2.2.3.3. Retos tecnológicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
3

4. Aplicaciones de Robots Móviles
2.2.3.4. Comunicación con el entorno . . . . . . . . . . . . . . . . 38
2.2.3.5. Capacidades básicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
2.2.3.6. Futuro de los robots domésticos y de ocina . . . . . . . . 39
2.2.3.7. Ejemplos de robots domésticos y ocina . . . . . . . . . . 39
2.2.4. Ocio y entretenimiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
2.2.4.1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
2.2.4.2. Características principales . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
2.2.4.3. Ejemplos de robots de ocio y entretenimiento . . . . . . . 44
2.2.5. Servicios de comunidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
2.2.5.1. Limpieza . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
2.2.5.2. Inspección y mantenimiento . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
2.2.5.3. Robots manipuladores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
2.2.5.4. Robots sociales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
2.2.6. Industria de la construcción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
2.2.6.1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
2.2.6.2. Obra civil . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
2.2.6.3. Edicación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
2.3.Aplicaciones de vigilancia. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
2.3.1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
2.3.1.1. Relaciones con otros apartados de este trabajo . . . . . . . 60
2.3.2. Características . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
2.3.2.1. Plataformas de implementación . . . . . . . . . . . . . . . 61
2.3.2.2. Sensores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
2.3.2.3. Software . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
2.3.2.4. Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
2.3.3. Ejemplos de robots vigilantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
2.3.3.1. MOSRO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
2.3.3.2. OFRO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
2.3.3.3. ASEDRO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
2.3.3.4. AUG-V8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
2.3.3.5. Vigilante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
2.3.3.6. Rotundus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
2.3.3.7. Robot sur coreano de defensa . . . . . . . . . . . . . . . . 96
2.3.3.8. SRV-1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
2.3.4. Proyectos en desarrollo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
2.3.4.1. MDARS (Mobile detection assessment and response system) 97
2.3.4.2. MDARS-E (MDARS-Exterior) . . . . . . . . . . . . . . . 99
2.3.4.3. MDARS-I (MDARS-Interior) . . . . . . . . . . . . . . . . 100
2.3.4.4. Robart III . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
2.3.4.5. AMGSSS (Air Mobile Ground Surveillance and Security
System) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
2.3.4.6. MSSMP (AMGSSS de área extensa) . . . . . . . . . . . . 103
2.3.4.7. MRHA (Multiple Resource Host Architecture) . . . . . . . 103
2.3.4.8. DSSN (Distributed Surveillance Sensor Network) . . . . . 104
2.3.4.9. USV (Unmanned Surface Vehicule) . . . . . . . . . . . . . 105
4 Introducción al diseño de microrrobots móviles

5. ÍNDICE GENERAL
2.4.Aplicaciones militares. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
2.4.1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
2.4.2. Historia del uso de robots en el ejercito . . . . . . . . . . . . . . . . 107
2.4.3. Relación con otras industrias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
2.4.4. Aplicaciones militares . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
2.4.4.1. Tipos de robots militares . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
2.4.4.1.1. Robots soldado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
2.4.4.1.2. Robots de reconocimiento aéreo . . . . . . . . . . 110
2.4.4.1.3. Robots explorador o reconocimiento terrestre . . 111
2.4.4.1.4. Robots de desminado o desactivación de explosivos112
2.4.4.1.5. Robots de ayuda al ingeniero . . . . . . . . . . . 114
2.4.4.1.6. Robots suicidas o minas móviles . . . . . . . . . . 114
2.4.4.2. Ejemplos de robots militares en uso . . . . . . . . . . . . . 115
2.4.4.2.1. TALON . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
2.4.4.2.2. PREDATOR MQ-1 . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
2.4.4.3. Futuros modelos de robots . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120
2.4.4.3.1. DASSAULT NEURON . . . . . . . . . . . . . . . 120
2.4.4.3.2. GLOBAL HAWK . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
2.4.5. Futuro y problemas de desarrollo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
2.5.Aplicaciones en investigación y desarrollo. . . . . . . . . . . . . . . 124
2.5.1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
2.5.2. Robots humanoides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
2.5.3. Robots con forma de animal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128
2.5.4. Formas variadas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
2.5.5. Proyectos futuros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133
3. Propuestas de diseño de un robot móvil 135
3.1. Robot de Vigilancia (Basándose en ideas militares y de vigilancia) . . . . . 135
3.1.1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135
3.1.2. Conceptos básicos de lo que buscamos . . . . . . . . . . . . . . . . 135
3.1.2.1. Funciones y comportamientos . . . . . . . . . . . . . . . . 135
3.1.3. Posibles características básicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137
3.1.3.1. Características comunes en las versiones A y B . . . . . . 137
3.1.3.2. Características exclusivas para la versión B . . . . . . . . 140
3.1.4. Ideas de este diseño útiles para diseños para robots caseros . . . . . 141
3.2. Frontline Explorer (Basándo en conceptos militares) . . . . . . . . . . . . . 141
3.2.1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141
3.2.2. Usos y funciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141
3.2.3. Características . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142
3.2.4. Observaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143
3.2.5. Ejemplo de la estructura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143
3.3. NONO, fumigación y control de un invernadero (Basándose en Robots In-
dustriales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144
3.3.1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144
3.3.2. Sensores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144
3.3.3. Movimiento del motor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146
Introducción al diseño de microrrobots móviles 5

6. Aplicaciones de Robots Móviles
3.3.4. Posicionamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146
3.3.5. Informática y Software . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148
3.3.6. Estructura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149
3.3.7. Otros detalles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150
4. Bibliografía 152
4.1. Aplicaciones Industriales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152
4.1.1. Limpieza Industrial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152
4.1.1.1. Inspector Bot 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152
4.1.1.2. GOYA: Prototipo del proyecto Eftcor . . . . . . . . . . . . 152
4.1.1.3. SAAMS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152
4.1.2. Transporte de mercancías . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152
4.1.2.1. Automated Material Transport System (AMTS) . . . . . . 152
4.1.2.2. Vehículos de Guiado Automático (AGV) . . . . . . . . . . 152
4.1.3. Agricultura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152
4.1.3.1. Tractor Autónomo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153
4.2. Aplicaciones Innovadoras y de Servicio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153
4.2.1. Medicina . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153
4.2.2. Domestico y Ocina . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153
4.2.3. Ocio y Entretenimiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153
4.2.4. Servicios de Comunidad y Construcción . . . . . . . . . . . . . . . . 154
4.3. Aplicaciones de Vigilancia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154
4.3.1. Evitación de obstáculos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154
4.3.2. Helicóptero vigilante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154
4.3.3. MDARS y variantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154
4.3.4. Robot de vigilancia surcoreano . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154
4.3.5. Rotundus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
4.3.6. Delegación española: Ofro, Asedro y demás robots . . . . . . . . . . 155
4.3.7. SRV-1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
4.3.8. Telerrobótica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
4.3.9. Visión articial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
4.3.10. Localización (general) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
4.3.11. Localización por Monte Carlo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
4.4. Aplicaciones Militares . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
4.4.1. Empresas de robótica militar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
4.4.2. Páginas de ociales de información militar . . . . . . . . . . . . . . 156
4.4.3. Información militar de todo tipo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156
4.4.4. Información general sobre tecnología militar de EEUU . . . . . . . 156
4.4.5. Información sobre el PREDATOR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156
4.4.6. Información sobre los SWORD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156
4.4.7. Artículos sobre teoría del futuro de los robots . . . . . . . . . . . . 156
4.5. Aplicaciones en Investigación y Desarrollo . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156
4.5.1. Robots humanoides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156
4.5.2. Robots con forma de animal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156
4.5.3. Formas variadas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157
4.5.4. Proyectos futuros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157
6 Introducción al diseño de microrrobots móviles

7. ÍNDICE GENERAL
5. CD ARM (Aplicaciones de Robots Móviles) 158
Introducción al diseño de microrrobots móviles 7

8. Capítulo 1
Introducción a la Robótica Móvil
1.1. Ventajas de la robotización
La Robótica y la Automatización siempre han ofrecido al sector industrial un excelen-
te compromiso entre productividad y exibilidad, una calidad uniforme de los productos,
una sistematización de los procesos y la posibilidad de supervisar y/o controlar las plantas
según diferentes parámetros y criterios. Se pueden destacar cuatro ventajas principales de
los sistemas robotizados: aumento de la productividad, alta exibilidad, excelente calidad
y mejora de la seguridad.
Como resultado, la robotización permite mejorar la calidad y las condiciones de tra-
bajo, sustituyendo tareas penosas por otras que se efectúan en condiciones mucho más
ventajosas. Pero, además, la irrupción de la automatización en los servicios y el ocio
permite mejorar la calidad de vida de los ciudadanos.
1.2. Historia
Tradicionalmente las aplicaciones de la Robótica y la Automatización estaban centra-
das en los sectores manufactureros más desarrollados para la producción masiva: industria
del automóvil, transformaciones metálicas, industria química, etc. aunque en la última dé-
cada el peso de la industria manufacturera ha ido bajando.
Los robots comienzan a fabricarse para tareas muy especícas después de la Segunda
Guerra Mundial. Como por ejemplo los que se necesitaban en las investigaciones espa-
ciales (como el Surveyor que aterriza en la Luna, en 1966, o el Viking, que aterriza en
Marte diez años después) para aquellas funciones en las que se exigían ciertas destrezas
para resolver situaciones no completamente denidas, o las que se requerían para traba-
jar en ambientes altamente nocivos para la vida humana como las centrales nucleares,
en condiciones térmicas no soportable o ciertos ambientes químicos o biológicos de alta
toxicidad.
8

9. CAPÍTULO 1. INTRODUCCIÓN A LA ROBÓTICA MÓVIL
Figura 1.1: Surveyor (izda) Viking (dcha)
En general, estaban asociados a proyectos de investigación de presupuestos muy eleva-
dos, en los que incluir partidas para la construcción de costosos robots resultaba factible.
De estas investigaciones también saldrían los diseños de robots aplicados a actuaciones
militares. También por estos años surgieron algunos robots orientados a atender ciertas
tareas en los procesos de fabricación. Aunque la primera patente de un robot industrial
está registrada en Inglaterra en el año 1954, suelen considerarse como primeros robots
industriales los Unimates instalados en las fábricas de la General Motors y construidos
por George Devol y Joe Engelberger (a quienes se conoce como padres de la robótica) a
nales de los años cincuenta y primeros de los sesenta.
Figura 1.2:
Tortuga de Grey Walter (izda). Shakey, primer robot capaz de pensar e interactuar
(ctro). Vehículo eléctrico caminante (dcha)
Tras un lento crecimiento inicial, el uso de los robots industriales experimentó durante
los años 70 y 80 un vertiginoso crecimiento desde la aparición de los primeros robots ser-
vocontrolados, instalándose con autoridad en muchas de las industrias manufactureras, en
particular la del automóvil. En el presente, hay unas 800.000 unidades operativas en todo
el mundo. Este número de robots cubre en gran medida todas aquellas instalaciones en las
que el uso del robot es económicamente rentable. Por este motivo parece probable que el
número de robots industriales instalados se quede nalmente estancado entorno a esa cifra.
No obstante, desde mediados de los años 80 han surgido otras aplicaciones para los
robots, no ligadas a la manufactura, y en la que se busca en el empleo del robot ventajas
Introducción al diseño de microrrobots móviles 9

10. Aplicaciones de Robots Móviles
distintas a la del aumento de la productividad. Estas aplicaciones se caracterizan en mu-
chos casos por desarrollarse fuera del ambiente estructurado propio de una fábrica, por lo
que los robots que las desarrollan deben reunir una serie de características particulares.
Dado que sus funciones suelen estar ligadas al desarrollo de servicios útiles para los hom-
bres o las máquinas, estos robots se han venido a denominar robots de servicio.
En resumen, podemos hacer una distinción de tres generaciones, dado que los cambios
en Robótica se suceden tan deprisa que ya se ha pasado de unos robots relativamente
primitivos a principios de los 70, a una segunda generación. La primera generación de
robots era reprogramable, de tipo brazo, dispositivos manipuladores que sólo podían me-
morizar movimientos repetitivos, asistidos por sensores internos que les ayudan a realizar
sus movimientos con precisión. La segunda generación de robots entra en escena a na-
les de los 70, tienen sensores externos (tacto y visión por lo general) que dan al robot
información realimentación) del mundo exterior. Estos robots pueden hacer elecciones li-
mitadas o tomar decisiones y reaccionar ante el entorno de trabajo, se les conoce como
robots adaptativos.
Figura 1.3: Telemanipuladores de Goertz. Argonne National Laboratory (1948)
1.3. Divisiones
Según el desarrollo histórico comentado, los ayudantes mecánicos del hombre se pue-
den dividir en dos grandes grupos de aplicaciones: aplicaciones tradicionales
, centradas
básicamente en la industria manufacturera, utilizados en la fabricación y cuya función
está regida por un programa preestablecido; y aplicaciones innovadoras
, cuya mayoría
está centrada en el sector servicios, entendiendo éste de forma amplia y agrupando secto-
res no tradicionales, capacitados para `razonar' ante un conjunto de situaciones o contexto.
El sector industrial
, es el área que como consecuencia de su crecimiento impulso el
desarrollo de la robótica. Como se ha comentado anteriormente son innumerables las ven-
tajas que aporta la robótica a la industria en especial con respecto a la productividad.
La robótica empleada en el sector industrial en su mayor parte es asistida por ordenador,
para así poder reprogramarse cuando se desee cambiar la función de dicho robot, como por
ejemplo, si deseamos fabricar un modelo de un coche y tiempo después otro totalmente
distinto. Estas ventajas son las que han impulsado la robótica, puesto que con una misma
maquina podemos fabricar distintas cosas simplemente cambiando un programa.
10 Introducción al diseño de microrrobots móviles

11. CAPÍTULO 1. INTRODUCCIÓN A LA ROBÓTICA MÓVIL
Figura 1.4: Ejemplo de robots industriales
El sector servicios
, es una de las áreas de aplicación más novedosa. Los robots in-
cluidos en él son aquellos que realizan servicios en benecio de los humanos o para el
mantenimiento de infraestructuras y equipos, excluidas las operaciones de fabricación. De
una manera más concreta, se puede indicar que los robots de servicio operan en sectores
y realizan actividades como: espacio, construcción, médico, submarino, nuclear, limpieza,
agricultura, doméstico y de ocina, militar y seguridad, ocio y entretenimiento. Se estima
que en los próximos diez años el sector pueda requerir necesidades en robótica con un
volumen de negocio comparable con el del sector industrial.
Figura 1.5: Robots de servicios:
Robot perro Aibo de Sony (izda). `Robot III' robot insecto hexapodo (ctro). `P3'
humanoide de Honda. (dcha)
El sector militar
es como no, uno de los impulsores de la robótica. Aunque su primer
impulsor fue el área industrial actualmente uno de sus impulsores es el área militar. Esto es
debido a que cualquier ejército busca tener el armamento tecnológicamente más avanzado
y la robótica proporciona un aliado importante puesto que puede añadir funciones de
vigilancia o combate sin representar un coste de vidas humano. Actualmente podemos
encontrar robots que pueden ayudar en combate puesto que pueden vigilar o desactivar
minas aunque la tendencia mas creciente es a crear un robot que sustituya a la infantería,
es decir, que se capaz de combatir detectando a los enemigos y no requiera la intervención
de un ser humano.
Introducción al diseño de microrrobots móviles 11

12. Aplicaciones de Robots Móviles
Figura 1.6: Robots Militares:
`MERV' Desactivador de bombas remoto (izda). `Cypher' helicóptero militar de control
remoto (dcha)
Independientemente del sector militar podemos encontrar del sector de vigilancia
que
aunque su nalidad es igual a la del sector militar se estable un vinculo con el sector
de servicios puesto que son robots creados para detectar intrusos en ciertos lugares y no
enemigos en los campos de batalla.
Actualmente el presupuesto dedicado al sector de I+D
en robótica es cada vez mayor
debido a todas las ventajas comentadas con anterioridad. La investigación en robótica ha
dejado de ser algo exclusivo de empresas y ha pasado a desarrollarse de manera pública en
universidades donde existen numerosos grupos de trabajo en distintas áreas. Al contrario
que ocurría con anterioridad cuando exclusivamente se trabajaba en robots industriales o
militares ahora se pueden encontrar un gran elenco de desarrollos con utilidades distintas
que pueden ser empleados en distintos tipos de robots. Proyectos para crear inteligencia
articial o para simular movimientos cada vez más humanos contribuyen a desarrollar el
área de la robótica para poder crear robots cada vez más parecidos al ser humano y que
puedan ayudarle con sus tareas cotidianas.
12 Introducción al diseño de microrrobots móviles

13. Capítulo 2
Sectores de la Robótica Móvil
2.1. Aplicaciones Industriales
2.1.1. Introducción a las Aplicaciones Industriales
La utilización de robots industriales está ampliamente extendida en todo tipo de fá-
bricas y empresas industriales, obteniendo con ellos reducción de costes, aumento de la
productividad, mejora de la calidad en la producción y eliminación de condiciones peli-
grosas de trabajo o mejora de las mismas. De este modo, la empresa industrial, a través
de inversiones tecnológicas en el campo de la automatización industrial, podrá aumentar
su competitividad en el mercado, corriendo el riesgo de quedarse rezagada en el mercado
si descartase la utilización de la robótica en sus procesos de fabricación.
El principal papel
de los robots es articular diferentes máquinas y funcionesproduc-
tivas; transporte
, manejo de materiales, maquinado, carga y descarga, etc. mediante su
capacidad para desempeñar diversas tareas u operaciones. El robot industrial ha sido des-
crito como el elemento más visible de la fabricación asistida por computador y como la
base técnica para la mayor automatización de la producción.
La inmensa mayoría de los robots industriales se componen de un brazo articulado, a
través del cual desempeñan su tarea en una cadena de producción. Este tipo de robots
se sale del marco de nuestra asignatura, por no ser ni `microrrorobots', ni `móviles', de
modo que dejaremos de lado esta amplia familia para indagar en robots más próximos a
los tratados en clase, en busca de cierta inspiración para el posterior diseño de nuestros
`microrrobots móviles'.
13

14. Aplicaciones de Robots Móviles
2.1.2. Limpieza Industrial
2.1.2.1. Inspección y Limpieza de conductos
Inspector Bot 3
Figura 2.1: i-Bot 3Figura 2.2: Software de control
En este apartado dichos robots son los encargados de inspeccionar y/o limpiar los
conductos de aireación, ya que debido a su pequeño tamaño y peso, se desenvuelven con
soltura dentro de los conductos, asimismo son fáciles de transportar debido al control me-
diante ordenador portátil, con el que se controlan todas las opciones del robot limpiador
(variación de luz y potencia de los motores) y sirve de almacenamiento de imágenes y
vídeos. También son capaces de tomar muestras para su posterior análisis.
14 Introducción al diseño de microrrobots móviles

15. CAPÍTULO 2. SECTORES DE LA ROBÓTICA MÓVIL
Además pueden mostrar sobre la pantalla de grabación variables físicas del interior
de los conductos, como la temperatura y la humedad relativa, que quedan almacenados
junto con la grabación de vídeo o fotos.
También existen cepillos de limpieza para conductos de aireación, fabricados especial-
mente para los robots de limpieza. La especial disposición de los lamentos, su composición
y dureza, aseguran un perfecto acabado de limpieza sin dañar la supercie.
Otra forma de limpieza/desinfección que incorporan es la lámpara de luces ultravioleta
UVC germicidas, de 30W en total, ideales para la desinfección en seco del interior de los
conductos de aireación. El sistema proporciona 1,3mW porcm
2
a una distancia de 20cm,
lo que garantiza una acción germicida de más del 99%. En algunos casos la población
residual es menor al 0.01%después de 3 minutos de exposición, siendo más sensibles los
virus, que prácticamente son destruidos en su totalidad.
El sistema es ecaz contra bacterias, virus, esporas y algunos protozoos lamentados.
La radiación UVC afecta al ADN de los microorganismos, y en el caso de que no sean
destruidos de inmediato sí que impiden que se reproduzcan.
El dispositivo produce también ozono (O3), que a su vez es también germicida, aunque
hay que evitar respirarlo de forma prolongada.
2.1.2.2. Inspección y Limpieza de barcos
Dicha tarea es otra de las aplicaciones más demandadas en los últimos tiempos. Se
pueden distinguir dos tipos de inspección: en dique seco, normalmente durante el plazo de
construcción del buque, y submarina durante los plazos de inspección periódica del casco.
En el primer caso, se han desarrollado robots escaladores que se deslizan por la supercie
vertical casi plana del casco mediante patas con electroimanes. En el segundo caso, los
robots escaladores tienen que poder ser sumergidos y poder escalar el casco pintado con
un cordón umbilical, por el cual se alimenta al robot y se transmiten/ reciben las órde-
nes/datos.
GOYA: Prototipo del proyecto Eftcor
Este prototipo del proyecto Europeo Eftcor es un sistema teleoperado aplicado a la
limpieza de cascos de buques como uno de los pasos de mantenimiento de barcos. El
principal objetivo del proyecto GOYA fue el desarrollo de una tecnología able y de bajo
coste respetuoso con el medioambiente para el chorreado con granalla de cascos, capaz
de obtener una supercie preparada de alta calidad junto con una reducción de residuos
y emisión al medioambiente. Esta tecnología es integrada en un sistema de chorreado
completamente automatizado y de bajo coste.
Introducción al diseño de microrrobots móviles 15

16. Aplicaciones de Robots Móviles
Los principales componentes del sistema Goya son la plataforma de teleoperación y la
unidad de control, unidos por Ethernet, y nalmente el sistema mecánico:
1. Plataforma de teleoperación:
mediante ella el operador gobierna de forma remota el
robot.
2. Módulo cinemático de control
, implementado mediante el software comercial GRASP
para diseño y simulación de robots.
3. Sistema mecánico:
Figura 2.3:
Plataforma de elevación (eje-z):Este elemento mecánico está constituido por un
sistema de elevación hidráulico que asciende o desciende gobernado por un actuador
hidráulico.
Brazo de posicionamiento (eje-y):con el que se pretende acercar o alejar la he-
rramienta de la supercie del barco sobre el eje Y. Esta constituido por dos raíles
móviles cada uno soportado por un par de patines. En su extremo soporta el cilindro
neumático que lleva la herramienta de chorreo.
Carreta de posicionamiento de la herramienta (eje-x):La herramienta se monta so-
bre un carrete deslizante sobre el que actúa un cilindro neumático sin rodamiento.
Este es el movimiento según el eje X.
Herramienta:El material abrasivo es proyectado contra el casco del buque a través
de una manguera. Su apertura y cierre están controlados por un sistema neumático.
16 Introducción al diseño de microrrobots móviles

17. CAPÍTULO 2. SECTORES DE LA ROBÓTICA MÓVIL
2.1.2.3. Limpieza de fachadas (cristales)
TITO 500
Este sistema robotizado llamado TITO 500 es capaz de limpiar fachadas en edicios
de cristal tipo muro cortina, consiguiendo con ello: Máxima Rapidez, Reducción de costes,
Eliminación del riesgo laboral, Eciencia en limpieza, además de ser una limpieza ecoló-
gica.
Figura 2.4: TITO 500 listo para limpiar fachadas de cristal
Dicho sistema es manejado por un solo operario, desde el suelo, mediante un radio
control, permitiendo el desplazamiento selectivo a través de toda la supercie a limpiar,
dependiendo de las necesidades en cada momento, así como el programa de limpieza,
eligiendo el más adecuado según las necesidades.
2.1.2.4. Limpieza de aviones
SAAMS
En oposición a las soluciones actuales que sólo cubren la limpieza, SAMMS es bastante
exible para poder ejecutar tareas de lavado, pintado, lijado, pulido y hasta reconocimien-
tos de inspección. Estos son los elementos principales de SAAMS:
Figura 2.5: SAAMS lava, pinta, lija y pule en un avión
Introducción al diseño de microrrobots móviles 17

18. Aplicaciones de Robots Móviles
a)Plataforma Transportadora:plataforma de perl bajo con tracción propia que
puede desplazarse por debajo y alrededor del avión, controlada mediante control remoto y
la palanca de control del operador o también mediante las instrucciones de navegación de
un programa informático, usando señales radiográcas o triangulación láser como puntos
de referencia.
b)Brazo de Mantenimiento con Contrapeso:mecanismo `independiente' insta-
lado por encima del Transportador. Actuadores comunes, tanto mecánicos como hidro-
eléctricos, sirven para controlar la posición vertical del Brazo, la extensión horizontal y el
ángulo de inclinación con relación al suelo. El Brazo permite acercar el Manipulador lo
suciente para conseguir un alcance efectivo óptimo. Ventaja: para posicionarse requiere
solamente movimiento lineal en un solo plano vertical.
c)Manipulador:un sistema de otro fabricante necesitó de veinte años para desarro-
llar un Robot Manipulador con un alcance de 30 metros. Por su parte, SAAMS aplica
tecnologías reconocidas, un manipulador con seis grados de libre movimiento con un al-
cance de 2 metros y lo acerca al avión. Además, el Manipulador puede portar diferentes
herramientas para llevar a cabo diferentes acciones. Es decir, el diseño no se limita al
lavado del avión.
d)Herramienta de Limpieza para Aviones:en lugar de las brochas cilíndricas
similares al lavacoches, SAAMS ha desarrollado una Herramienta de Limpieza exclusiva
que incorpora rodillos compactos contrarrotativos de eje neumático. Este equipo le permi-
tirá al cabezal ligero de limpieza adaptarse a las formas curvadas de la supercie del avión.
Figura 2.6: Herramienta de limpieza exclusiva: rodillos compactos
Los rodillos compactos podrán llegar hasta las áreas de acceso más difícil, como alas
y aletas.
2.1.3. Transporte de mercancías
2.1.3.1. Vehículos de Guiado Automático (AGV)
Los AGV están diseñados, normalmente, para transportar grandes cargas (hasta varias
toneladas), pudiendo consistir en piezas (carrocerías de coches, motores, etc.) o produc-
18 Introducción al diseño de microrrobots móviles

19. CAPÍTULO 2. SECTORES DE LA ROBÓTICA MÓVIL
tos (palés de bricks, bobinas de papel, cajas de discos, etc.). Existen varias tecnologías
de guiado de vehículos:a)por seguimiento de rayas (blancas) pintadas en el suelo;b)
loguiados por seguimiento del hilo enterrado en suelo y que irradia un campo magnético;
c)por balizas de radiofrecuencia, etc.
El guiado por láser es el más novedoso y da lugar a los AGV de tipo LGV (Laser Gui-
ded Vehicle). El vehículo incorpora un láser que efectúa su guiado mediante reectores
colocados en el entorno. Algunos fabricantes han diseñado carretillas con tecnología AGV
, que no solamente controlan su guiado (navegación), sino también la elevación de la carga.
En función de la tarea que desempeñen, los AGV se pueden clasicar en:
1. Toros o elevadores de carga
Figura 2.7:
2. Remolcadoras o tuggers
Figura 2.8:
Introducción al diseño de microrrobots móviles 19

20. Aplicaciones de Robots Móviles
3. Unidades de carga
Figura 2.9:
Uno de los puntos clave de los AGV es el sistema de transferencia de cargas, que obliga
a contar con un sistema de posicionamiento exacto (normalmente enclavamiento mecánico
en el puesto de parada) y un mecanismo bidireccional de movimiento de la carga (rodillos
motorizados o similares).
2.1.3.1.1. Vehículos Laserguiados (LGV)El AGV cuenta con una especia de pe-
queña torreta giratoria, emisora y receptora de láser. La fábrica o almacén debe estar
dotada de reectantes, situados en postes o máquinas. El láser será transmitido por el
AGV, reejado por el reectante (que pueden estar colocados hasta 30 m por encima del
AGV), y recibido de nuevo por el robot. . Para moverse, el AGV necesita detectar un
mínimo de estos tres reectores. La distancia que le separa con ellos y el ángulo que for-
man son analizadas para obtener coordenadas X e Y de posición absoluta. Actualmente,
el láser realiza el chequeo de la posición unas 20 veces por segundo, obteniéndose unas
coordenadas con una tolerancia de +/- 2 mm Esta información se complementa con una
base de datos en la que el AGV, almacena a modo de rejilla, las trayectorias posibles
dentro del entorno de trabajo del robot. De esta forma, el AGV puede desplazarse por su
rejilla virtual, actualizada constantemente mediante la información preveniente del láser,
estando constantemente posicionado dentro del almacén o fábrica, para poder desplazarse
según la voluntad de los operarios.
El inconveniente del sistema es que dichos operarios deben ser buenos programadores,
residiendo en ellos la misión de marcar la trayectoria del AGV dentro de su rejilla. Esto
incrementa el coste de utilización de cada robot, al precisar de un equipo de programado-
res. Como gran ventaja, simplemente reprogramando el AGV puede llevarse el robot de
un almacén a otro.
20 Introducción al diseño de microrrobots móviles

21. CAPÍTULO 2. SECTORES DE LA ROBÓTICA MÓVIL
Figura 2.10:
La foto muestra un AGV laserguiado, el láser es el dispositivo azul situado en la parte
superior del vehículo
2.1.3.1.2. Vehículos Filoguiados (RGV)El guiado por cable es el más extendido
actualmente, debido principalmente a que fue el primero que se usó, y todavía sigue sien-
do el método más simple y preciso. La trayectoria está jada por un cable que va por
debajo del suelo (normalmente a unos 20 mm). Alrededor de este cable se genera un cam-
po electromagnético cuando por él circula una corriente alterna, siendo este campo más
fuerte cuanto más próximo se está al conductor, y más débil cuanto más se aleja uno de
él. Si este campo atraviesa una bobina, se generará un voltaje entre los terminales de ésta.
El AGV circula por encima del cable, y lleva una antena consistente en dos bobinas
situadas a ambos lados del cable. La diferencia de potencial entre los terminales de ambas
bobinas es la tensión de alimentación amplicada del motor de rotación del AGV. Si éste
avanza centrado sobre el cable, las tensiones generadas en las bobinas serán iguales, y por
lo tanto su diferencia es cero. Si el AGV se desvía de la trayectoria, la diferencia de po-
tencial que se crea entre las bobinas le indicará cuánto debe girar y en qué sentido hacerlo.
Además de esta antena, los AGVs incorporan otra antena transversal para detectar
cables perpendiculares al cable de guiado. Estos cables transversales se usan para actua-
lizar la posición del AGV. Este sistema es el más sencillo y ecaz. La desventaja está en
la necesidad de levantar el suelo para instalar el cable y en la cantidad de metros de cable
necesarios para el rutado.
Introducción al diseño de microrrobots móviles 21

22. Aplicaciones de Robots Móviles
Figura 2.11:
AGV loguiado, observar cómo el cable del suelo realiza la curva para que el AGV pase
a través de la puerta
2.1.3.2. Automated Material Transport System (AMTS)
Este sistema de percepción permite que los robots se desplacen por una fábrica sin
necesidad de ningún tipo de guía. Es un salto más en los AGV: elimina la necesidad de
una infraestructura para el movimiento del robot, lo que conlleva elevados costes de insta-
lación y conguración, además de la dicultad de `reprogramar' la trayectoria del robot;
solventa la incapacidad de los AGV para percibir su entorno y reduce la dependencia
humana en estos vehículos no tripulados.
Cada vehículo está equipado cámaras y visión por barridos sucesivos de un láser utili-
zados en tareas de navegación y control. El robot cuenta con una base de datos preesta-
blecida con imágenes del suelo, formando una especie de mapa. Así, se añade una cámara
situada en la cara inferior del vehículo, que a través de la toma de muestras e imágenes
del suelo, permite al vehículo posicionarse dentro de su particular mapa del entorno. Una
nueva cámara se coloca en el frontal del robot, su misión es encontrar palets y localizar
los agujeros por donde el toro tendrá que introducir las uñas.
22 Introducción al diseño de microrrobots móviles

23. CAPÍTULO 2. SECTORES DE LA ROBÓTICA MÓVIL
Figura 2.12:
Estos robots se desplazan por una fábrica sin necesidad de ningún tipo de guía
Figura 2.13: En pleno funcionamiento
Introducción al diseño de microrrobots móviles 23

24. Aplicaciones de Robots Móviles
Este AGV de tipo remolcadora, incorpora vagones con los que transportar mayor can-
tidad de mercancías. La cámara inferior del robot se encarga de situar al toro al lado del
vagón en el que depositará la carga, eleva la carga con sus uñas y la depositará sobre el
vagón. En este último paso el láser tiene la misión de vigilar la estrecha separación entre
el palet y el trailer.
Hoy en día ya están disponibles los AMTS, empleándose en industrias y almacenes,
como solución eciente al transporte de mercancías, presentando como principal ventaja
la no necesidad de modicaciones en la infraestructura.
2.1.4. Agricultura
Podría decirse que no se están desarrollando nuevos robots con aplicaciones agrícolas,
sino que toda la maquinaria ya existente está recibiendo las innovaciones tecnológicas
que aporta la robótica móvil. Los avances en este sector no sólo están encaminados a
la automatización de las labores agrícolas, también buscan incrementar la seguridad de
los operarios mediante el uso de sistemas de percepción y posicionamiento. Como podrá
apreciarse en los siguientes ejemplos, los tractores son como los que podemos ver en
cualquier tierra de labor de nuestra región, con una peculiaridad: no tienen conductor.
2.1.4.1. Tractor Autónomo
Figura 2.14:
La NREC (National Robotics Engineering Center) convirtió el estándar 6410 de John
Deere en un vehículo autónomo capaz de rociar con agua durante 7km
24 Introducción al diseño de microrrobots móviles

25. CAPÍTULO 2. SECTORES DE LA ROBÓTICA MÓVIL
Este tractor utiliza un software desarrollado por la NREC que permite un control
preciso y estimación de posición, el cual permite seguir autónomamente una trayectoria.
Esta trayectoria es recordada por el tractor simplemente conduciendo el vehículo por ella.
La idea de un tractor autónomo surgió debido al peligro asociado a la fumigación de
los cultivos al que se exponen los agricultores. Además, si dicho tractor fuese capaz de
desenvolverse en la noche, momento el en cual se incrementa la actividad de los bichos e
insectos, se reduciría la cantidad de productos químicos fumigados produciendo el mismo
efecto.
El movimiento del vehículo puede ser gobernado tanto por un ser humano como por
el sistema de control. Para este último fue preciso implementar actuadores en frenos y
en la dirección del vehículo, además encoders para el control de velocidad. El sistema de
posicionamiento fusiona la utilización de odometría, GPS e IMU (Inertial Measurement
Unit). El sistema de percepción del vehículo se completa con cámaras a color, sistema de
visión por infrarrojos y otro sistema de visión basado en un láser giratorio.
Figura 2.15:
Sistema de visión por láser.Un láser giratorio a modo de radar, va realizando sucesivos
barridos horizontales. Cada haz de láser llega reectado de nuevo al sensor, aportando
información sobre lo que tiene delante el tractor. Recopilando todos los barridos del
láser, se puede llegar a formar una imagen como esta.
Introducción al diseño de microrrobots móviles 25

26. Aplicaciones de Robots Móviles
Como cada uno de estos sistemas es susceptible de cometer una serie de errores, se
combina la información recabada por cada uno de ellos, logrando mejorar notoriamente
la percepción del vehículo. Para ello se requiere desarrollar un sistema de sincronización
y un sistema de multi-calibración de sensores. Además el tractor incorpora la posibilidad
de aprender las características del terreno, para basar su comportamiento en función del
entorno en el que se encuentre.
Leyenda:
1. Láser y cámaras de alta resolución
2. GPS
3. Láser-radar
4. Medidor de potencia usado para medir el ángulo de la dirección del vehículo
5. Detector de velocidad por efecto Dopler
6. Encoders
2.1.4.2. Cosechadora Autónoma
Se muestra a continuación otro ejemplo de maquinaria agrícola autónoma. La siguiente
cosechadora basa su posicionamiento y navegación en un sistema GPS diferencial basado
en la técnica teach/playback (enseñanza/repetición). El GPS diferencial se basa en dos
receptores, uno de ellos es estacionario, mientras el otro deambula realizando mediciones
26 Introducción al diseño de microrrobots móviles

27. CAPÍTULO 2. SECTORES DE LA ROBÓTICA MÓVIL
de posicionamiento. La clave reside en el receptor estacionario, enlaza la información pro-
veniente del satélite con una referencia local.
Gracias al sistema teach/playback, la cosechadora memoriza el campo de cultivo en el
que está trabajando, para poder ser después programada para repetir la trayectoria alma-
cenada. Un sistema de segmentación de color, distingue entre el color verde del cereal sin
cosechar, y el color marrón del rastrojo ya cosechado. De este modo la cosechadora conoce
donde está la línea de corte y puede dirigir su trayectoria y posición. Otros sistemas de
seguridad son un inclinómetro, para evitar que la máquina vuelque, y un giróscopo, y un
giroscopio, para aumentar la estabilidad del vehículo.
Figura 2.16: Maquinaria agrícola autónoma: Cosechadora Autónoma
Esta nueva clase de cosechadoras autónomas incrementan la eciencia y productividad
en la agricultura, al disminuir la dependencia humana para esta clase de labores.
2.1.5. Sector Automovilístico
La Robótica y la Automatización ocupan un importante lugar en el sector automovi-
lístico. De hecho, es el primer consumidor de robots y de sistemas de automatización. Es el
sector de mayor nivel de automatización y robotización, y motor de la innovación en este
campo. La automatización en este sector está orientada a maximizar la productividad, la
calidad y la seguridad. A la vez, es el mejor ejemplo de sustitución de trabajos penosos
y duros por otros de mejor calidad. La carga de herramientas pesadas y la permanencia
en entornos peligrosos han sido sustituidas por trabajos de supervisión y mantenimiento.
De hecho, es uno de los sectores con menor grado de siniestrabilidad. En este sector se
pueden distinguir dos grandes áreas de automatización:
Introducción al diseño de microrrobots móviles 27

28. Aplicaciones de Robots Móviles
a)El diseño del producto (automóvil).
b)El proceso de fabricación de automóviles. En la primera área, las multinacionales
del sector jan el producto, realizándose el diseño en las casas matrices y no permitiendo
ningún cambio sustancial, de manera que la automatización del producto es exclusividad
de la marca. En la segunda área, el proceso de fabricación, se da más autonomía a los
fabricantes. Este hecho, unido a que España es un destacado fabricante de automóviles,
permite una mayor introducción de sistemas de automatización en la industria nacional
de automoción.
Debido a que en dicho sector prácticamente en su totalidad la robótica y automatiza-
ción que se emplea son los llamados `brazos robóticos' y como su tratamiento y desarrollo
esta fuera de los objetivos de este trabajo, no daremos mayor relevancia ni haremos mas
referencias a dicho sector.
2.2. Aplicaciones innovadoras y de servicio
2.2.1. Introducción
Los ayudantes mecánicos del hombre están divididos en dos tipos principales: los autó-
matas industriales, utilizados en la fabricación y cuya función está regida por un programa
preestablecido, y los de servicio, capacitados para razonar.
a
nte un conjunto de situacio-
nes o contexto. El sector servicios, tanto personal como colectivo, es una de las áreas de
aplicación más novedosa. Se estima que en los próximos diez años el sector pueda requerir
necesidades en robótica con un volumen de negocio comparable con el del sector industrial
(tradicional o manufacturero).
DEF: IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers), los robots de servicios
son aquellos que de forma semiautomática o totalmente automática realizan servicios en
benecio de los humanos o para el mantenimiento de infraestructuras y equipos, excluidas
las operaciones de fabricación.
2.2.1.1. Características generales
MovilidadManejablePercepciónInteligenciaInterfase naturalCoste reducido
28 Introducción al diseño de microrrobots móviles

29. CAPÍTULO 2. SECTORES DE LA ROBÓTICA MÓVIL
2.2.1.2. Clasicación general
Tratando de estableces una primera división en estas aplicaciones no industriales de
los robots, la IFR ha propuesto clasicarlas en:
Servicio a humanos (personal, protección, entretenimiento, asistentes, ...)Servicio a equipos (mantenimiento, inspección, reparación, limpieza, ...)Otras funciones autónomas (vigilancia, transporte, adquisición de datos, ...)
De una manera más concreta se puede indicar que los robots de servicio operan en
sectores y realizan actividades como: medicina, domestico y ocina, ocio y entretenimiento,
servicios de comunidad y la industria de la construcción.
2.2.2. Medicina
2.2.2.1. Introducción
En medicina, los robots se han desarrollada principalmente en el área de la cirugía,
además de otras áreas como la de rehabilitación, traumatología, oftalmología, telemedici-
na.
Desde los años 80, los cirujanos no necesitan colocar sus manos dentro del cuerpo
humano para realizar la operación, y se apoyan más en los avances de la tecnología de
imágenes e instrumental endoscópico adecuado. Con el avance de los robots se potencian
aun más las capacidades de la cirugía moderna, permitiendo realizar cirugías con mayor
precisión y llegar a lugares en los que la mano humana tiene limitaciones.
Hoy en día, sin embargo, se puede ver a los robots como una `extensión o mejoramiento
de las capacidades humanas', más que un reemplazo a los cirujanos.
2.2.2.2. Categorías de robots
Podemos destacar tres categorías de Robots, los cuales varían unos de otros en función
de su objetivo en el campo de la quirúrgica:
Robots Pasivos:manejo limitado, bajo riesgo. Por ejemplo: ubica y mantiene en
posición algunos instrumentos quirúrgicos.
Robots Restringidos:mayor autonomía y realizan tareas más invasivas, es decir,
no dañan ni se diseminan a otros órganos y tejidos, pero aun restringidos a la parte
esencial del procedimiento.
Robots Activos:el robot está íntimamente involucrado en el procedimiento, con
responsabilidad supervisada y riesgo. Dentro de estos últimos, existe lo que se conoce
como los sistemas `maestro - esclavo', en los que el robot manipula los instrumentos,
pero es el cirujano el que le indica cómo hacerlo.
Introducción al diseño de microrrobots móviles 29

30. Aplicaciones de Robots Móviles
2.2.2.3. Aplicaciones robóticas quirúrgicas
Se pueden destacar dos como las principales aportaciones que puede dar la robótica en
la cirugía. Por un parte la gran precisión de sus movimientos, superior a la de las manos
del cirujano (temblor siológico) o errores de posicionamiento por falta de visibilidad,
cansancio, etc. Además de la posibilidad de separar al cirujano de la sala de operaciones,
pudiendo así llegar a pacientes situados en lugares alejados o inaccesibles.
Desde el punto de vista de la técnica quirúrgica, las aplicaciones de los robots en ciru-
gía pueden agruparse en aquellas basadas en la cirugía por imagen: disponer de manera
previa información que permita hacer una planicaron detallada de cómo acceder a la
zona de trabajo. Y la cirugía invasiva:
se busca producir el mínimo daño en los tejidos del
paciente, disminuyendo el tiempo de recuperación y el riesgo de infección del paciente.
A continuación se explican distintas especialidades de la medicina quirúrgica desarro-
llada o mejorada con aplicaciones robóticas, en las que intervienen la cirugía por imagen
y la invasiva:
Cirugía robótica abdominal
Es un campo aún en desarrollo, asociado a los materiales laparoscópicos, es decir,
instrumentos que se utiliza para explorar los conductos y órganos. Se puede decir que en
esta especialidad quirúrgica destaca su alto coste, sin embargo, la demanda por parte de
cirujanos y los pacientes, el desarrollo de los ordenadores y la ingeniería robótica; junto
a la necesidad de ampliar el campo visual limitado a dos, han permitido su desarrollo en
este campo y el desarrollo del actual sistema quirúrgico Da Vinci.
Da Vinci es un robot que se caracteriza por tener visión formada por dos cámaras de
alta resolución que permiten visión en 3D, tres brazos articulados que permiten 7 grados
de libertad de movimiento similar a la muñeca humana y la digitalización de movimientos
que permite reducir imprecisiones y amplicar movimientos.
Cirugía bariátrica asistida por robot
La cirugía bariátrica son los procedimientos quirúrgicos para el control de la obesidad,
que destaca por el escaso número de instituciones dedicadas a la dicha cirugía. El primer
procedimiento en cirugía robótica bariátrica fue realizado en 1999. Desde la fecha se ha
descrito su uso en banding gástrico ajustable, bypass gástrico en y derivación biliopan-
creática con switch duodenal laparoscópico asistido por robot.
Extirpación de un órgano (Nefrectomía) asistida por robot
El robot Da Vinci fue utilizado por primera vez para practicar la primera extirpación
de mano asistida por un robot, mostrando ventajas considerables en relación a potenciar
30 Introducción al diseño de microrrobots móviles

31. CAPÍTULO 2. SECTORES DE LA ROBÓTICA MÓVIL
tareas normalmente no presentes en la extirpación convencional, maximizando teórica-
mente los benecios y disminuyendo los riesgos del donante.
Cirugía robótica en ginecología
El primer procedimiento en ginecología utilizando un robot, se realizó en 1998. Es-
tudios posteriores han conrmado la factibilidad técnica de realizar este procedimiento,
pero sin mayores benecios a corto plazo y un mayor tiempo operatorio al compararlo
con las técnicas habituales.
Prostatectomía asistida por robot
El control tumoral, la continencia y la función eréctil constituyen las principales con-
sideraciones en los pacientes sometidos a prostatectomía radical. Es en cada una de estas
áreas donde la prostatectomía radical asistida por robot tiene la capacidad de ser me-
jorada. El uso de robots permitiría la identicación más clara y precisa de la cápsula
prostática y las estructuras neurovasculares.
Estado actual de la cirugía cardiaca asistida por robot
La aparición de sistemas de canulación femoral para by pass cardiopulmonar y la car-
dioplejia en los años 90, asociado a la aparición de nuevos sistemas robóticos y de visión
tridimensional, permitieron en 1998 la realización del primer by pass coronario sin abrir
la cavidad torácica.
Ello fue posible gracias del sistema de cirugía robótica-asistida Da Vine, este dispo-
sitivo y sus características, ha permitido la realización de múltiples cirugías, tales como
revascularización miocárdica de uno y más vasos, cirugía de válvula mitral y cierres de
defectos septales y atriales.
Cirugía pediátrica robótica asistida
En el área de la cirugía pediátrica se han visto implementado en cirugía fetal con
modelos animales. Existen dos sistemas robóticos quirúrgicos destacables en este área: el
Zeus y el Da Vinci.
Ninguno de los sistemas es completamente autónomo. Actualmente ambos robots son
producidos por Intuitive Surgical (www.intuitivesurgical.com) y se espera que este último
sea el sistema robótico predominante.
En resumen hasta ahora la experiencia clínica es limitada, con tiempos operatorios
prolongados pero con tasas de complicaciones y conversión aceptables. Estos sistemas
agregan la ventaja de la aumentar la precisión a través de visión 3D y los instrumentos
Introducción al diseño de microrrobots móviles 31

32. Aplicaciones de Robots Móviles
articulados para procedimientos más complejos. El costo y los tiempos operatorios hacen
que su masicación sea lenta. En la medida que los costes disminuyan se logrará que la
robótica contribuya en el avance de esta disciplina quirúrgica.
Robots en neurocirugía
Los avances tecnológicos en localización de lesiones, microscopia han revolucionado la
neurocirugía en los últimos años. Sin embargo, la magnicación del campo operatorio y
la miniaturización de los instrumentos han superado a la resolución espacial de la mano
humana.
La aparición de los robots ha permitido lograr movimientos nos, sin temblores, mejo-
rando la ergonomía. El primer robot usado en neurocirugía, fue en 1985 cuando se empleó
un robot industrial (PUMA) para sostener y manipular una cánula para biopsia, pero sin
la seguridad necesaria.
Pronto siguieron el desarrollo de robots compatibles con resonancia magnética, con
materiales que producen mínimo artefacto. Estos fueron desarrollados en EE.UU y Japón.
2.2.2.4. Futuro de la robótica en medicina
Se esta viviendo una época de cambios profundos en medicina. Hace dos décadas se
introdujeron los robots al área médica, pero tomaron más relevancia en estos últimos 10
años. Los parámetros importantes para un robot son: autonomía, conabilidad y versati-
lidad, de manera que la tecnología y medicina moderna han ido mejorando los sistemas
robóticos para que cumplan estos tres objetivos.
Una barrera mayor la constituye el costo de estos robots además del tamaño y el gran
espacio que se requiere para ellos y del tiempo que necesitan para iniciar su uso en el
pabellón.
Sin embargo, y a pesar de su alto costo, las ventajas de la cirugía robótica parecen
prometedoras, ya que permitirá, por ejemplo, que un mismo cirujano controle varios ro-
bots en diferentes quirófanos, o incluso efectuar tele cirugías, en las que el cirujano no se
encuentre ni siquiera cerca de la sala de cirugía.
En lo que respecta al desarrollo de los robots, en un futuro próximo con la mejoría
e integración de las imágenes, navegación y capacidades sensoriales, se diseñarán instru-
mentos implicaran una mayor libertad de movimiento durante la cirugía lo que permitiría
superar incluso movimientos restringidos a la mano del hombre.
También se espera una tendencia a disminuir el tamaño periféricos robóticos, al nivel
de micro manipulación de órganos. Por otra parte, podrían usarse guantes con sensores
para detectar los movimientos de las manos del cirujano, y si se agrega un visor que
transmita una imagen interior del paciente, se llevaría a cabo una cirugía en una realidad
32 Introducción al diseño de microrrobots móviles

33. CAPÍTULO 2. SECTORES DE LA ROBÓTICA MÓVIL
virtual, con el cirujano trabajando con las manos en el aire y pequeños robots realizando
los procedimientos quirúrgicos en el cuerpo del paciente.
En denitiva el futuro de los robots en la medicina se proyecta a ser más pequeños, más
versátiles, menos costosos, fáciles de operar y deberán integrarse uidamente con otras
tecnologías emergentes. Estos avances permitirán le progreso continuo de instrumentación
quirúrgica y en el cuidado médico de los pacientes.
2.2.2.5. Ejemplos de robots aplicados en medicina
Rudy
Rudy es un robot que trabaja en el centro medico de la Universidad de California.
Mide 1,68 metros, pesa 90 kilos. Su función principal consiste en permitir que los médicos
interactúen con los pacientes recién operados sin necesidad de estar presentes.
El cuerpo se compone de una cámara, una pantalla de televisión y un micrófono. Gra-
cias a su estructura, los médicos, los pacientes y los familiares pueden verse y mantener
una conversación.
Figura 2.17: Rudy en funcionamiento
Rudy es capaz de hacer un zoom con el objetivo de la cámara para aportar una visión
de las constantes vitales y de la incisión quirúgica.
La máquina funciona a través de la red inalámbrica del centro hospitalario y para su
manejo el doctor necesita un ordenador, una videocámara con posibilidad de grabar soni-
do y un joystick. Con estos elementos y los del propio Rudy, el robot puede ser manejado
incluso desde fuera del hospital.
Introducción al diseño de microrrobots móviles 33

34. Aplicaciones de Robots Móviles
Cyher Knife
Accuray (CA) ha desarrollado este sistema de imágenes estereotáctica que se utiliza
para irradiar en tiempo real una variedad de tumores cerebrales e incluso en órganos de-
formables como pulmón. Es autónomo durante el procedimiento.
Figura 2.18: Cyher Knife de Accuray (CA)
Probot
El primer robot del tipo activo utilizado en humanos es el Probot, creado por el Im-
perial College en Londres. Este Robot ayuda a realizar una resección de tejido benigno
de la próstata; incorporando en su punta un sistema de ultrasonido que le permite crear
una imagen tridimensional de la próstata. Así el cirujano selecciona qué partes del tejido
debe cortar el robot.
Figura 2.19: Probot del Imperial College en Londres
Aesop
34 Introducción al diseño de microrrobots móviles

35. CAPÍTULO 2. SECTORES DE LA ROBÓTICA MÓVIL
Robot activado por voz conocido como AESOP (siglas en inglés de Sistema Óptimo
de Posicionamiento Endoscópico Automatizado), que actualmente se utiliza en forma ru-
tinaria en centros especializados en cirugía laparoscópica.
Fue desarrollado por Computer Motion (hoy Intuitive Surgical), y aprobado para uso
en humanos en 1994. Consiste en un brazo mecánico conectado a una computadora, que
reconoce órdenes verbales sencillas y que el robot traduce en movimientos de la cámara
laparoscópica. El AESOP libera un brazo del cirujano disminuyendo así el número de
asistentes requeridos para la cirugía.
Esto tiene la ventaja de que la imagen de la cirugía no se mueve ni tiembla como lo
haría un cirujano que sostiene una cámara durante un periodo largo de tiempo.
Da Vinci
Existen Robots de una nueva generación que encajan en sistemas maestro-esclavo,
como los robots Da Vinci y Zeus (Intuitive Surgical). Estos sistemas permiten realizar
lo que conocemos como `cirugía asistida por robot', en la cual el cirujano utiliza brazos
mecánicos que repiten los movimientos que él realiza en una consola.
La consola tiene un visor que transmite la imagen tridimensional, que es captada por
la cámara laparoscópica ubicada en uno de los brazos mecánicos.
Figura 2.20: Da Vinci en acción
El equipo consta de un sistema maestro con un conjunto de manivelas que se adap-
tan al dedo pulgar e índice del cirujano, con los cuales controla el movimiento de los
brazos mecánicos. Los brazos mecánicos (esclavos) son tres, uno para sostener la cámara
laparoscópica, y otros dos que manipulan los instrumentos quirúrgicos (tijeras, pinzas,
Introducción al diseño de microrrobots móviles 35

36. Aplicaciones de Robots Móviles
electrocauterios, porta-agujas, etcétera).
Los movimientos de los instrumentos por los brazos mecánicos se realizan en tiempo
real. Esto tiene una importancia fundamental para evitar un daño en el paciente, si con-
sideramos que la cirugía implica movimientos rápidos y delicados.
Existe además la posibilidad de coordinar los movimientos de la cámara e instrumental
con los movimientos del paciente. Esto es especialmente útil cuando se trata de cirugía
cardiaca, en la que no se requiere que el corazón del paciente se detenga. Se pueden apli-
car suturas en el corazón mientras late, puesto que el cirujano -gracias a los ltros de la
computadora- ve una imagen estática del corazón, así mismo esto permite colocar suturas
para la realización de by-pass coronario y otras cirugías de corazón.
Figura 2.21: Da Vinci (brazos)
En general el sistema Da Vinci, se ha utilizado en un gran número aplicaciones como:
cirugías cardiacas, abdominales, neuroquirúrgicos y urológicas.
2.2.3. Domestico y ocina
2.2.3.1. Introducción
Las aplicaciones de robots móviles en el ámbito domestico y de ocina, es un largo
camino hacia resultados perfectos, sin embargo, estamos empezando a ver la aparición de
robots no excesivamente inteligentes, pero sí ecientes para ciertas tareas concretas.
Ya podemos comprar robots que realizan tareas sencillas, como pueden ser la de pasar
la aspiradora, cortar el césped, entretener a los niños o realizar pequeñas tareas de servicio
como traer café o aperitivos. Esta perspectiva parece indicar que en un futuro no muy
lejano puede aparecer lo que podríamos denominar el `robot personal', un robot doméstico
o de ocina de propósito general.
36 Introducción al diseño de microrrobots móviles

37. CAPÍTULO 2. SECTORES DE LA ROBÓTICA MÓVIL
2.2.3.2. Aspectos generales
Un robot diseñado para estar cerca de los seres humanos, tiene un objetivo funda-
mental, el cual es realizar servicios en benecios de los seres humanos, ya sean para el
hogar como en la ocina. El desarrollo actual de la tecnología permite desarrollar nuevas
generaciones de robots y estos tienen que cumplir algunas características necesarias para
conseguir los objetivos deseados en estas áreas. Son los siguientes:
Un sistema de locomoción ágil, able, seguro y autónomo, con materiales cuyo cos-
te no sea elevado, pero sin renunciar a la garantía del la maquina. Una estructura
sólida que sea consciente del entorno en el que se ubica.
Una capacidad sensorial que interprete cualquier tipo de escena cotidiana, es decir,
que sepa sortear objetos y detectar posibles peligros para si mismo.
Si se compone de brazos u otras habilidades extensibles, estas deben de ser sensibles
al mismo tiempo que fuertes, capaces de manipular diferentes tipos de objetos.
Un `cerebro' capaz de aprender por sí solo los conceptos y los procedimientos nece-
sarios para realizar sus tareas, así como mantener el entendimiento de su entorno
de manera abierta y exible.
Estos robots tienen que facilitar el trabajo y no entorpecerlo, además de tener coste
moderado en relación a sus funciones y objetivos.
2.2.3.3. Retos tecnológicos
Un robot doméstico o de ocina, tiene que superar ciertos retos tecnológicos, como
puede pasar en el aspecto físico, ya que un robot puede variar en función de los com-
ponentes mecánicos y estos deben adaptarse a los objetos, lugares, entornos de la vida
cotidiana.
La comunicación de los robots con las personas será mucho más natural si éstos dis-
ponen de un aspecto ameno y no tan sosticado. No resulta fácil imaginar un robot con
la forma de una araña ayudando a un niño o a una anciana.
Por otro lado, el entorno físico de nuestra vivienda, la calle, los medios de transporte
o los centros de trabajo, están congurados para su utilización por seres con piernas pa-
ra moverse y brazos con manos para agarrarse, pulsar, etc. Para poder conducir uno de
nuestros coches, sin tener que modicarlo, hace falta tener una forma `muy humana'.
El desarrollo de la robótica para su incorporación a nuestra vida cotidiana está con-
dicionado a que los robots sean capaces de desenvolverse en el mundo de las personas sin
tener que introducir en ese entorno modicaciones importantes.
Introducción al diseño de microrrobots móviles 37

38. Aplicaciones de Robots Móviles
2.2.3.4. Comunicación con el entorno
Un robot obtiene la información de su entorno físico a través de sus sensores. El robot
deberá percibir una cantidad suciente de este tipo de información para realizar su tarea,
tal como la presencia de una persona frente a él, el sonido de su voz, la temperatura
ambiente, la presión atmosférica, la imagen de los objetos en su entorno, etc.
En particular, una de las claves del éxito de los robots domésticos o de ocina, puede
ser la atención a los movimientos de las personas de su entorno. La visión articial es
uno de los aspectos de la percepción cuyo desarrollo va a condicionar drásticamente la
evolución de estos robots. El sucesivo incremento de la potencia de los ordenadores está
permitiendo realizar avances importantes en el correcto reconocimiento visual de los ob-
jetos del entorno del robot.
El problema principal, sin embargo, va más allá. Se trata de que el robot no sólo
pueda reconocer los objetos, sino que también interprete las escenas y tome decisiones
adecuadas. Supongamos que el robot entra en una habitación buscando una silla para que
se siente una anciana. En la habitación, entre otros objetos, hay unas cajas, una pequeña
mesa, y dos sillas apiladas asiento contra asiento en un rincón. ¾Sabrá el robot reconocer
la silla invertida, tomarla y una vez enderezada ofrecérsela a su dueña?.
Una característica indispensable del robot va a ser su autonomía. El robot tradicional
necesita una secuencia de instrucciones que controlan su conducta de manera precisa.
Autonomía signica capacidad para manejarse en situaciones concretas o muchas veces
imprevistas.
2.2.3.5. Capacidades básicas
Una tarea esencial que el robot debe ser capaz de realizar de forma autónoma, es mo-
verse por su entorno, lo que implica dos capacidades básicas. En primer lugar ser capaz
de moverse sin chocar con los objetos, personas, etc., que encuentre a su paso. En segundo
lugar, conocer su posición en el entorno, o lo que es lo mismo, no perderse. A esta última
se le suele denominar capacidad de autolocalización.
Actualmente se está produciendo un gran esfuerzo en la investigación en este campo.
El problema es similar al de un turista que al ir avanzando por las calles va conrmando
los cruces, plazas y monumentos que observa frente a su plano de la zona.
Una capacidad adicional muy deseable en estos robots, en la que también se está inves-
tigando actualmente, es la de explorar por primera vez un entorno desconocido y trazar
su propio plano sin ayuda.
Otra importante capacidad es la de comunicarse mediante el lenguaje hablado. En
esta área se han realizado importantes progresos, no sólo en el reconocimiento de las
palabras, sino también en la posibilidad de reconocer el contexto del discurso y así captar
su signicado.
38 Introducción al diseño de microrrobots móviles

39. CAPÍTULO 2. SECTORES DE LA ROBÓTICA MÓVIL
2.2.3.6. Futuro de los robots domésticos y de ocina
Según un sondeo sobre el sector de robots en el mundo realizado por las Naciones
Unidas, se prevé que el uso doméstico de robots se multiplicará por siete en los próximos
años, ya que cada vez más consumidores comprarán los robots de última generación pa-
ra cortar césped, aspirar suelos y realizar otras tareas en el hogar. Los últimos avances
tecnológicos en el campo de robótica permiten que estos robots domésticos sean cada vez
más ecaces y menos aparatosos y ruidosos.
Según las últimas cifras, a nales del año 2003 unos 607.000 robots domésticos se
utilizaban en hogares en una variedad de países, y dos tercios de éstos fueron adquiridos
durante ese mismo año. La función de la mayoría de estos robots (570.000) era cortar el
césped mientras que 37.000 eran robots-aspiradoras.
Este echo se apoya gracias a los últimos avances cientícos en el sector de robótica,
los robots de última generación son menos costosos que los anteriores (en 2003 un robot
costaba una cuarta parte de lo que costaba en 1990), y son capaces de hacer más tareas
domésticas.
Al nal de esta década, los robots no solo limpiarán nuestros suelos, cortarán nuestros
céspedes, y vigilarán nuestras casas, sino que también ayudarán a personas mayores y
discapacitadas, inspeccionarán sitios de peligro, y lucharán contra incendios.
2.2.3.7. Ejemplos de robots domésticos y ocina
Guardrobo D1
Guardrobo D1 esta equipado con una cámara y sensores, desarrollado por la rma
de seguridad japonesa Sohgo Security Services, está diseñado para patrullar por caminos
preprogramados y estar atento a las señales de problemas.
Figura 2.22: Guardrobo D1 de Sohgo Security Services
Este guardia robot mide 1,09 metros de alto permitiendo alertar a los guardias hu-
manos a través de la radio y enviando imágenes si detectan intrusos, incendios o incluso
Introducción al diseño de microrrobots móviles 39

40. Aplicaciones de Robots Móviles
escapes de agua.
El robot podrá pronto empezar a patrullar las ocinas, galerías de tiendas y bancos
de las ciudades para mantenerlos a salvo de los intrusos.
Sohgo Security está negociando con varios clientes, y después de una prueba experi-
mental desea comenzar a ofrecer un sistema de seguridad asistido por robots dentro de
un año, cuyo precio está todavía por decidir.
U-ROBO
El fabricante coreano ED ha creado a ED-7270 también conocido como U-ROBO, es-
te robot doméstico destaca por la cantidad de opciones de conectividad inalámbrica que
tiene como WiFi, ZigBee y un lector RFID.
U-ROBO incorpora un procesador Intel Pentium a 1GHz, 512MB de RAM, Ethernet,
USB2.0, un puerto en serie RS-232, y la conectividad. Además se puede programar a
medida, ya que posee una pantalla táctil de 6,4 pulgadas, un display de leds en la cabe-
za, reconocimiento de voz, sensores de luz y movimiento, y un motor capaz de soportar
desniveles y temperaturas extremas.
Figura 2.23: U-ROBO del fabricante coreano ED
40 Introducción al diseño de microrrobots móviles

41. CAPÍTULO 2. SECTORES DE LA ROBÓTICA MÓVIL
VC-RP30W
El robot de limpieza VC-RP30W de Samsung es un `robot aspiradora' que utiliza el
principio de mapeo similar al usado por los sistemas de misiles de alta tecnología, y `di-
buja' un mapa en tres dimensiones del ambiente en donde se encuentra para identicar
su ubicación relativa, permitiéndole una limpieza más rápida y efectiva del área denida.
El VC-RP30W sabe cuál área debe ser limpiada, logrando un resultado mucho más
exacto. Asimismo, con esta unidad, el usuario puede programar el tiempo de trabajo y
opciones de limpieza avanzadas, de tal modo que el robot limpia el área automáticamente
mientras el usuario está fuera de casa.
Figura 2.24: Robot aspiradora VC-RP30W de Samsung
VC-RP30W también puede ser controlado remotamente usando una computadora con
conexión a Internet. Cuando es controlado desde la Web, el usuario puede monitorear el
trabajo del robot gracias a la cámara de video que lleva incorporada.
Las baterías recargables que lleva incorporadas tienen una autonomía de 50 minutos.
Cuando la energía está por agotarse, el robot aspiradora se dirige y conecta de forma
automática al cargador. También es lo sucientemente inteligente para limpiar varias
habitaciones a la vez, atravesar los umbrales de las puertas y otros obstáculos de poca
altura.
MARON-1
Fujitsu ha sacado al mercado el robot doméstico MARON-1, controlado por teléfono
móvil.
Introducción al diseño de microrrobots móviles 41

42. Aplicaciones de Robots Móviles
Figura 2.25: Robot doméstico MARON-1 de Fujitsu.
Este robot muestra un cierto grado de autonomía, pues puede ir a otra habitación por
sí mismo, sin que haya que indicarle el camino. Sus habilidades principales son la vigilancia
de la casa mediante una cámara de vídeo y el encendido por mando a distancia de los
diversos electrodomésticos. Por ejemplo, si estás de viaje y quieres comprobar que nadie
ha entrado a tu casa, este robot puede dirigirse a cualquier habitación de la vivienda,
tomar una foto de la ventana y enviártela a tu teléfono móvil.
Roborior
Si se diera el caso de que un intruso se colara en su ocina o en su hogar, la alarma de
Roborior se activaría y mediante el teléfono móvil, el dueño de la casa identica al intruso
y lo interroga.
Así funciona Roborior, un robot japonés que a simple vista parece un ojo del tamaño
de una sandía sobre ruedas, pero que de ahora en adelante puede ser el mejor guardián
del hogar.
Este pequeño vigilante cuenta con una cámara digital, sensores infrarrojos y tiene la
capacidad de conectar un teléfono con video para avisar al dueño de cualquier emergencia.
Este robot puede escuchar y comprender lo que uno le dice. Además este robot puede ver
cosas en un radio de 5 ó 10 metros adelante.
Figura 2.26: Roborior robot de vigilancia.
Hacia la derecha, izquierda, arriba y abajo. El robot se puede manejar a control remoto
y puede desplazarse sin problema por toda la casa. Los botones ajustan el ángulo de la
42 Introducción al diseño de microrrobots móviles

43. CAPÍTULO 2. SECTORES DE LA ROBÓTICA MÓVIL
cámara digital.
Una ventaja de este robot es que además de cuidar el hogar sirve de decoración porque
cuando está quieto parece una lámpara que brilla en colores azul, rojo y verde.
Roborior es perfecto para las personas que están trabajando y necesitan vigilar a sus
hijos, familiares o hasta sus mascotas.
2.2.4. Ocio y entretenimiento
2.2.4.1. Introducción
Uno de los campos con mayor potencial de crecimiento en el sector de robots de servi-
cios es el de la educación y el del entretenimiento. El interés en estas aplicaciones es tan
grande que ha dado lugar a un nuevo término anglosajón:edutainment.
Sus aplicaciones potenciales son enormes: cuidado y vigilancia de niños, revisión de
deberes escolares, juegos educativos, consultas didácticas, juego con `mascotas', etc. En
este último caso, la movilidad del robot no es lo más decisivo, pero sí su aspecto y realismo
de actuación.
Un ejemplo destacado de este tipo de robots son las diferentes mascotas: perros, gatos,
loros, focas. Sus ventas han sobrepasado todas las expectativas, como es el caso del perro
AIBO de Sony. Los modelos más recientes cuentan con sistemas de reconocimiento de voz,
caras y signos, y tienen comportamiento emocional (tristeza, euforia, etc.).
2.2.4.2. Características principales
Un robot orientado al entretenimiento, es aquel que de forma semiautomática o to-
talmente automática proyecta actividades en benecio y el bienestar hacia los humanos.
De manera que se puede armar que las características más importantes de estos robots
pueden ser:
Movilidad:
Permite al robot moverse libremente en el entorno común, emulando el comporta-
miento de los humanos. Para ello el robot debe estar provisto de un sistema de propulsión
basado en ruedas, orugas, patas, etcétera, o una combinación de éstas.
Manipulabilidad:
La capacidad de manipular el robot por parte de aquellos que interactúen con el,
el robot debe ser capaz de proporcionar una sensación naturalidad y fácil manejo para
cumplir los objetivos de ocio y diversión para los cuales ha sido diseñado.
Percepción:
Introducción al diseño de microrrobots móviles 43

44. Aplicaciones de Robots Móviles
Deben estar provistos de un sistema sensorial, que interprete en lo posible el entorno de
los humanos. La obtención de la información visual, espacial, táctil, etc., debe producirse
de forma rápida y precisa.
Inteligencia:
Los robots deben estar provistos de un índice de inteligencia apropiado a sus objetivos.
Su comportamiento debe estar basado en habilidades de todo tipo: motrices, afectivas,
autoaprendizaje, etc. La toma de decisiones en línea, el control por impulsos (reactivo) y
la planicación mejoras que permiten una mejor relación maquina humano.
Interfase amigable:
La interacción con el robot y su programación deben ser muy amigables a través de
interfaces grácas o por voz. Deben ser excluidos todos los tecnicismos posibles, con el
objeto de convertir al robot en un dispositivo común y, si es posible, gobernado a distancia
de forma sencilla e intuitiva mediante voz o gestos.
Relativamente de bajo coste:
El éxito de los robots dedicados al ocio y al entretenimiento depende en gran medida
a su precio, sin embargo, no siempre es así, y algunos robots el coste es mas comparable
a un electrodoméstico de gama alta.
2.2.4.3. Ejemplos de robots de ocio y entretenimiento
AIBO
El robot de entretenimiento AIBO de Sony, modelo ERS-7M3, destaca en su última
versión por el programa AIBO MIND 3, que permite ayudar al compañero cuadrúpedo a
ejecutar una gran variedad de trucos nuevos.
AIBO desde sus inicios hasta la ultima versión a mejorado en la programación al au-
mentar el vocabulario a más de 1.000 palabras en inglés para comunicarse mejor con su
propietario, además de reconocer, muchas palabras y frases en español. Asimismo, ahora
tiene memoria a corto plazo que le permite crear un mapa provisional de los objetos y
personas que lo rodean y puede leer noticias disponibles en Internet mediante servicios de
RSS (Really Simple Syndication).
AIBO MIND 3 es un programa que permite a AIBO responder y expresarse verbal-
mente con su propietario a través de su nuevo vocabulario de más de 1,000 palabras
en inglés. AIBO en sus últimas actualizaciones puede reconocer aproximadamente 30 pa-
labras y frases en español, incluyendo comandos como `siéntate', `ven aquí' y `buen perro'.
El nuevo programa permite hacer posibles acciones y movimientos similares a los de
mascotas reales y un lenguaje corporal más natural, mientras que las funciones para crear
un mapa, permiten a la memoria a corto plazo de AIBO `recordar' de forma más rápida
44 Introducción al diseño de microrrobots móviles

45. CAPÍTULO 2. SECTORES DE LA ROBÓTICA MÓVIL
la ubicación de su Energy Station (zona de recarga de baterías), caras, paredes, lugares y
juguetes favoritos. Asimismo, el robot se pone a bailar cuando detecta automáticamente
el ritmo de la música, incluso con la canción favorita de su propietario.
Figura 2.27: Robot Aibo de Sony
Los propietarios pueden supervisar y controlar manualmente muchas de las acciones
de AIBO directamente desde la computadora, por ejemplo, la función AIBO MIND Sco-
pe permite al propietario ver los objetos que AIBO ve, descubrir sus emociones y saber
cuando ha reconocido a una persona.
La función AIBO Net News permite que el robot lea las noticias o el estado del tiempo
a su propietario, ya sea de un servicio RSS o de muchas de las páginas de Internet más
populares. Por su parte, con AIBO Diary, el robot de entretenimiento puede tomar fotos
y añadir notas de sus actividades diarias a su diario, el cual puede ser compartido con
familiares y amigos con sólo cargar la información en un sitio blog.
AIBO dispone de varios modelos en diferentes colores, como el color champaña, modelo
ERS-7M3/T, que se vende entorno a los 2.100 dólares, mientras que las versiones en blanco
perla y negro perla, modelos ERS-7M3/W y ERS-7M3/B, respectivamente, se venden por
aproximadamente 2.000 dólares.
QRIO
QRIO el robot de entretenimiento Sony, es un robot bípedo que constituye un gran
avance en la robótica móvil gracias a los grandes avances en mecánica y programación que
pueden verse desarrollados en el, aunque no se comercializa, QRIO permite interactuar
con el usuario, siendo un gran compañero de juegos.
QRIO es capaz de caminar por dos pies y bailar enérgicamente. Para hacer sus bra-
zos y piernas fuerte, y con todo capaz moverse uidamente, era necesario desarrollar un
Introducción al diseño de microrrobots móviles 45

46. Aplicaciones de Robots Móviles
completamente nuevo conjunto. La comprensión de este Actuador servo inteligente (ISA)
lo hizo posible desarrollar un robot con el diseño de cuerpo compacto que podía cambiar
de lugar su cuerpo suavemente y enérgicamente.
QRIO se mueve en cualquier supercie normal. Está equipado con una cámara y la
habilidad analizar las ideas que ve. Nota caras y identica quién son. Puede aprender las
caras de las personas a quienes sólo conoció ni siquiera. Y responde a personas especícas
por separado, añadiendo a la diversión.
Figura 2.28: Robot Qrio de Sony
QRIO reconoce su voz. Puede determinar quién estar hablando analizando los sonidos
que escucha con sus micrófonos incorporados. Grite hacia él, y si lo conoce, lo notará y
responderá. Si no lo conoce pero piensa que sí por error, usted puede enseñarle su voz y
lo recordará. En el futuro, usando esta habilidad podría poder distinguir las voces de las
personas sobre un teléfono móvil, por ejemplo.
Fue diseñado para comprender palabras habladas. Los siete micrófonos en su cabeza
identican la voz de una persona y la dirección de la que está hablando. Sabe decenas de
miles de palabras, pero también puede aprender nuevos tonos.
También puede tener una conversación entretenida con el usuario. Analiza las pala-
bras habladas usando su tecnología de reconocimiento de voz, y responde en sus propias
palabras. Preguntará qué clase de cosas le gustan al usuario y las recordará. Cuanta más
información tiene, será más completo y natural en las futuras conversaciones con el usua-
rio.
46 Introducción al diseño de microrrobots móviles

47. CAPÍTULO 2. SECTORES DE LA ROBÓTICA MÓVIL
Cuando escucha las cosas que le gustan al usuario, llegará entablar una conversación.
QRIO tiene sus propias emociones y las expresa de varias maneras, como a través de sus
movimientos, las acciones, los sonidos o los colores.
Necoro
Necoro es un gato que salio en 2001 por la compañía Omron. Siente las caricias de sus
amos mostrando gestos de agradecimiento como los de un gato real, también destaca por
su pelaje, el cual es casi igual al de un gato. El coste de Necoro de unos 185.000 Yenes,
es decir unos 1530 dólares aproximadamente.
Figura 2.29: Necoro robot gato de Omron
Robosapien
Robosapien es un robusto humanoide de unos 30 centímetros aproximadamente de
alto. Este robot de entretenimiento se compone de un gran movilidad la cual puede se
controlada a través de un mando a distancia, además lanza y baila. Completamente pro-
gramable a través del mando a distancia ergonómico, tiene alrededor de 60 funciones
incorporadas para los movimientos rápidos y exibles.
Figura 2.30: Robosapien
Robosapien también destaca por su precio, unos 80 euros aproximadamente, y posi-
blemente sea el primer robot humanoide comercial que se encuentre en estos momentos
en el mercado.
Introducción al diseño de microrrobots móviles 47

48. Aplicaciones de Robots Móviles
Lullabub Cot Rocker
Lullabub Cot Rocker es un robot que permite mecer la cuna, si es necesario durante
24 horas. El robot se compone de unos soportes para las patas de la cuna que provocan
un suave balanceo, que imita el que los padres realizan para que el bebé quede profun-
damente dormido. Se puede seleccionar el tiempo de funcionamiento, la intensidad y el
ritmo, e incluso incluye deferentes modos para mecer, hasta el punto de llegar a simular
movimientos como el de los coches de una feria.
Figura 2.31: Lullabub Cot Rocker robot mecedor de cunas
Furby
Furby es juguete electrónico fabricado por Tiger Electronics
. Este robot de entreteni-
miento es un juguete interactivo, electrónico, recomendado para niños con edad mínima
de 5 años.
Es la mascota ideal para que el niño aprenda conceptos como: responsabilidad, respeto
por la naturaleza, relación con sus semejantes y con otros seres vivos, conceptos básicos
para el aprendizaje de otras lenguas, coordinación del gesto, sentido del ritmo, asociación
de sonidos y gestos, desarrollo de la imaginación creativa y pedagógica.
Figura 2.32: Furby juguete electrónico de Tiger Electronics
48 Introducción al diseño de microrrobots móviles

49. CAPÍTULO 2. SECTORES DE LA ROBÓTICA MÓVIL
La atracción principal que ofrece es su aparente `inteligencia' y capacidad de aprendiza-
je al mejorar sus facultades para hablar. También puede comunicarse vía un puerto infrarrojo
.
Los Furbys empiezan hablando únicamente en Furbish
, un idioma compuesto de pocas
palabras, sílabas simples y sonidos varios, pero está programado para hablar cada vez
menos Furbish y más español
(o el idioma del país de origen) a medida que 'crece'.
Un Furby mide aproximadamente 15 centímetros. Un único motor se utiliza para ge-
nerar todos los movimientos del juguete (mediante un ingenioso sistema de engranajes
),
mientras que una placa de circuito impreso
controla el motor, las respuestas a los estímu-
los externos y la limitada interactividad. El procesador central del Furby es desconocido.
La lista de los sensores externos (y por tanto los estímulos que podemos hacer llegar
al Furby) incluye: emisor y receptor de infrarrojos, detector de inversión (Furby boca
abajo), lengua (pulsación al darle de comer), espalda y barriga (pulsadores de presión) y
micrófono simple (para escuchar ruidos).
2.2.5. Servicios de comunidad
2.2.5.1. Limpieza
En el apartado de robots de servicios a infraestructuras y equipos, la aplicación de lim-
pieza es una de las más demandadas. La limpieza de grandes supercies interiores
(hiper-
mercados, metro, aeropuertos, ferias) se efectúa con robots móviles autónomos equipados
con las herramientas de limpieza necesarias y con el mapa del local. Normalmente, por
razones de seguridad la limpieza se efectúa cuando el establecimiento esta cerrado y vacío.
No obstante, algunos robots funcionan en entornos con personas por lo que requieren unas
medidas de seguridad muy altas.
Dado que los sistemas GPS no son aplicables a interiores, es necesario desarrollar otros
caminos para la solución del problema SLAM (Simultaneous Localization and Mapping).
Las soluciones más exitosas están basadas en técnicas de memorización y probabilísticas,
fundamentadas por lo tanto en el Filtro de Bayes. Un ejemplo de este tipo de robots
son los robots móviles recientemente introducidos en Alemania en algunas cadenas de
supermercados. Para su funcionamiento, lo único que necesitan es realizar un tour para
aprender el mapa de la supercie.
Figura 2.33: Robot limpiador)
Introducción al diseño de microrrobots móviles 49

50. Aplicaciones de Robots Móviles
En el caso de la limpieza de grandes supercies de gran valor
añadido, es obligado ci-
tar los ejemplos de los robots de limpieza exterior de los aviones. Con su ayuda el tiempo
de limpieza se reduce a la mitad. Uno de estos robots es de más de 15 metros de alcance y
tiene 11 GDL, integrando sensores de localización 3D, sensores táctiles, modelado 3D de
supercies y pregeneración automáticas de trayectorias. Sin embargo, dado que el precio
del robot es muy elevado, sus ventas son muy limitadas.
Otra alternativa para el mismo problema ha sido desarrollada por algunas compañías
áreas. En este caso se han empleado múltiples robots manipuladores convencionales si-
tuados en raíles móviles, que permiten la limpieza de un Boeing 747 en un tiempo inferior
a cuatro horas.
2.2.5.2. Inspección y mantenimiento
Otra aplicación interesante relacionada con el mantenimiento de grandes infraestruc-
turas, es la de inspección de las mismas. La inspección de puentes de estructura metálica
u hormigón puede ser realizada con robots, algunos de ellos fabricados en España. Son
robots escaladores de 6 ó 5 GDL (grados de libertad) con estructura simétrica y con una
movilidad por el puente tipo oruga, encogiendo y estirando el cuerpo. De esta manera, el
robot recorre toda la supercie enviando a `tierra' la información que adquiere mediante
los sensores instalados en él: visión y láser.
Figura 2.34: Robot oruga (izquierda) y articulación de 2 GDL (derecha)
Alguno de estos robots permite analizar y clasicar las muestras de los puentes de
hormigón, con el n de poder efectuar un rápido y seguro control de calidad; otros robots
escaladores pueden inspeccionar la supercie de los tanques de almacenamiento de líquido,
las supercies de los reactores nucleares u otras estructuras similares.
2.2.5.3. Robots manipuladores
Durante la época de la guerra fría, las investigaciones desarrolladas entorno a la ener-
gía nuclear, motivaron la aparición de los primeros tele-manipuladores destinados a la
50 Introducción al diseño de microrrobots móviles

51. CAPÍTULO 2. SECTORES DE LA ROBÓTICA MÓVIL
manipulación de elementos radioactivos sin riesgo para el operario.
En la actualidad, los robots se continúan utilizando para la manipulación de probetas
y residuos radioactivos, habiéndose incorporado además a tareas de inspección y mante-
nimiento en instalaciones con contaminación radioactiva (centrales nucleares), así como a
tareas de intervención en caso de accidente (Three Milles Island 1976, Chernobil 1986).
Estos robots de intervención suelen consistir en un vehículo con mano remoto mediante
cable que lleva una o varias cámaras de televisión y un manipulador también tele-operado.
Asimismo, puede incorporar una serie de herramientas auxiliares adecuadas para poder
superar las tareas que se pretende lleve a cabo( elementos de corte, instrumentos de me-
dida, etc.). Similares a estos robots son los utilizados en tareas de rescate y seguridad
ciudadana (desactivación de explosivos por ejemplo).
Figura 2.35: Desactivador de explosivos
2.2.5.4. Robots sociales
Un ámbito de aplicación de gran relevancia, en el cual se continúa trabajando en el
desarrollo de nuevas técnicas de interacción hombre-máquina, es el de los robots destina-
dos a actuar como guías de museos o exposiciones o incluso como recepcionistas. A parte
de las técnicas propias de navegación y localización de este tipo de robots que suelen ser
móviles (problema SLAM ya mencionado), se está comenzando a dotarles de ciertas ca-
racterísticas que les permitan interaccionar y comunicarse efectivamente con las personas.
Para llevar a cabo la interacción con las personas que asisten a esas exhibiciones pú-
blicas, el robot debe localizar en primer lugar a la persona con la que va a interactuar.
En los robots desarrollados se han implementado mecanismos de localización de personas
(utilizando información tanto visual como procedente de otros sensores) realizando poste-
riormente un seguimiento de las mismas. Se requieren también técnicas de mapeo de los
Introducción al diseño de microrrobots móviles 51

52. Aplicaciones de Robots Móviles
grandes establecimientos y esquiva de obstáculos con láser con información para detectar
los invisibles para el láser.
En estos tipos de robot, es importante trabajar la comunicación
explícita, mediante el
dominio del lenguaje verbal, tanto como la implícita, referente al lenguaje no verbal. Para
ello, se utilizan caras robóticas, brazos robóticos como medio de interacción y también
se buscó un aumento de la expresividad del robot. Dicha expresividad
fue implementada
con el objetivo de que fuese un el reejo del estado interno del robot y del estado de la
interacción con el usuario. En función de las entradas de los sensores y del estado interno
del propio robot, un generador de expresiones selecciona el tipo y la velocidad de movi-
mientos que tiene que efectuar la cara mecánica implementada.
En general, la interfaz
para la comunicación hombre-máquina estará formada, básica-
mente, de dos partes: una entrada multimodal y una salida multimedia o mecánica. Las
investigaciones relacionadas con la entrada multimodal abarcan el análisis de imágenes y
de video (visión), el análisis del habla (voz), el análisis de la escritura manual, etc. La
salida multimedia, por su parte, abarca la síntesis de voz, de imágenes, de grácos por
computador y de animación. Para una comunicación más efectiva se optaría por desarro-
llar una estructura mecánica en forma antropomórca u otros elementos mecánicos como
se verá más adelante en ejemplos.
Los canales de entrada
implementados sobre el robot para facilitar la interacción han
sido en muchos casos bumpers, botones para la interacción, seguimiento de caras (a través
de una cámara en el ojo del robot), seguimiento del movimiento de las personas (a través
de un sensor láser) y entrada de voz.
Los canales de salida
han sido voz sintética en Inglés, Francés, Alemán e Italiano, el
movimiento del propio robot (movimientos expresivos), iluminación de los cuatro botones
de entrada, expresiones faciales formadas utilizando los movimientos de los ojos y las cejas
y un display con una matriz de LEDs (capaz de mostrar las siguientes siete expresiones
básicas: tristeza, disgusto, alegría, enfado, sorpresa, miedo y calma), uso de iconos y ani-
maciones en una matriz de LEDs de uno de los ojos.
Figura 2.36: RoboX, el robot guía de la Swiss National Exhibition, Expo. 02
52 Introducción al diseño de microrrobots móviles

53. CAPÍTULO 2. SECTORES DE LA ROBÓTICA MÓVIL
Podemos citar desarrollos en los que se ha buscado una apariencia antropomórca para
mejorar la interacción con los humanos, como es el caso del robot recepcionista, ASKA
.
Los mecanismos de interacción que presenta este robot son un módulo de búsqueda de per-
sonas, reconocimiento de la dirección de la mirada del usuario, reconocimiento del habla,
sintetización de voz y módulos de control tanto de los gestos del cuerpo como de la cabeza.
Figura 2.37: Plataforma ISAC (izquierda) y robot humanoide ASKA (derecha)
Otra plataforma humanoide destinada a interaccionar con el hombre de una manera
natural es el robot llamado ISAC, Intelligent Soft-Arm Control. En los trabajos realiza-
dos se ha implementado una arquitectura software basada en agentes que se encargan
de controlar el estado del propio robot (hardware, comportamiento y tareas) y el estado
tanto físico como cognitivo del humano con el que están interaccionando, determinado
mediante las observaciones realizadas y las conversaciones mantenidas con el mismo. El
agente encargado del control del estado del humano detecta ciertos aspectos físicos de
éste (la cara, el habla, el movimiento o los gestos) y responde a los mismos enviando
señales como voz o gestos. En este punto siguen investigando acerca de nuevos sistemas
para monitorizar tanto el estado del robot como el de los humanos que interaccionan con él.
Uno de los desarrollos actuales para la consecución de un robot sociable es el realizado
en el MIT, Kismet, dentro del proyecto de Máquinas Sociables. Kismet no ha sido usado
para desarrollar ninguna tarea especíca. Fue diseñado para ser una criatura robótica
que pudiese interaccionar físicamente, afectivamente y socialmente con humanos con el
objetivo de aprender de ellos. Posee la infraestructura necesaria para ser capaz de evolu-
cionar desde un nivel de interacciones infantiles más destinadas a juegos, hasta alcanzar
un desarrollo social completo.
Figura 2.38: Kismet y expresiones faciales
Introducción al diseño de microrrobots móviles 53

54. Aplicaciones de Robots Móviles
Las habilidades y mecanismos, unos implementados y otros aprendidos, le ayudan a
desenvolverse en un entorno social complejo, a sintonizar sus respuestas con las de los
humanos y a mostrar pistas de cómo cualquier humano pueda interaccionar o comuni-
carse con él. Las habilidades que incluye son: la de dirigir su atención y establecer una
referencia común con la persona con la que está interactuando, la de proporcionar una
realimentación legible y expresiva, la de reconocer realimentaciones expresivas como los
elogios o las prohibiciones, la de aprender ciertos episodios, etc.
En el caso de guiado en museos
, el robot debe acercarse con bastante precisión a los
cuadros y esculturas, y estar seguro de que los visitantes le sigan. Para ello, los robots
están equipados con sensores de infrarrojos, ultrasonidos y parachoques mecánicos.
La experiencia TOURguide roBOT - TOURBOT (robot guía de tour) and WebFAIR
(que además permite teleconferencias) tiene como objetivo la creación de un robot-guía
interactivo que proporcione acceso personalizado a las exposiciones de un museo a vi-
sitantes remotos, a través de Internet. El robot acepta comandos, que lo mueven en el
espacio físico, haciendo visitas a exposiciones especícas y transmitiendo imágenes de alta
resolución de la escena al usuario. La visita es personalizada, con la elección de las expo-
siciones deseadas y de otros parámetros, como por ejemplo las condiciones de visualización.
Además, el robot también podría ser utilizado para guiar a los visitantes físicos del
museo, pues su diseño provee una base e información multimedia sobre la exposición con
varios niveles de detalle y que permitiría la personalización. El concepto que sustenta el
proyecto es la tele-presencia inmersiva, que ya posee aplicaciones industriales, y que pro-
porciona un nuevo modelo de ambiente `aumentado' que permite la interacción humana
y la exploración de sitios remotos.
Figura 2.39: Ejemplos TOURBOT: Lefkos (izquierda) y Albert (derecha)
2.2.6. Industria de la construcción
2.2.6.1. Introducción
En la industria de la construcción, el nivel de automatización sigue siendo uno de los
más bajos entre los sectores productivos. La automatización llega fundamentalmente a
54 Introducción al diseño de microrrobots móviles

55. CAPÍTULO 2. SECTORES DE LA ROBÓTICA MÓVIL
algunas máquinas, siendo todo el proceso muy convencional y manual.
La alta importancia económica y la baja capacidad para captar mano de obra, podrían
suponer una tendencia elevada a la automatización. Sin embargo, es destacable la compa-
rativamente baja tecnicación del sector, no habiendo experimentado los procedimientos
constructivos grandes avances tecnológicos en cuanto a automatización se reere, pues si
bien se han incorporado máquinas como grúas, excavadoras, etc. Su empleo es fuertemente
dependiente del ser humano.
La explicación a este bajo nivel de automatización, a pesar de las ventajas que apor-
taría, se encuentra en gran medida en la baja repetibilidad de las tareas involucradas y
en la agresividad del entorno. Por lo tanto, para poder abordar la automatización y, en
particular, la robotización de la construcción, es preciso realizar una cierta sistematización
en todas las fases del proceso de la construcción.
La idea fundamental es tratar las obras, sobre todo los edicios, no como singulares,
sino como elementos fabricados (o prefabricados) en serie. En este sentido, los desarro-
llos actuales están encaminados a la integración de todos los actores que participan en la
construcción: arquitectos, estructuralistas, interioristas, empresas constructoras, suminis-
tradores, empresas de transporte, etc. Ésta es la base sobre la que se asienta el concepto
CIC (Computer Integrated Construction), cuyo objetivo es conseguir un adecuado grado
de automatización en la obra, y no abarcar sólo la prefabricación.
Se puede decir que los esfuerzos de modernización de los últimos años han estado
centrados fundamentalmente en dos campos: obra civil y edicación. Con obra civil nos
referimos a la automatización de la construcción de carreteras, túneles, puentes, movi-
miento de tierras, etc.
2.2.6.2. Obra civil
En la construcción de carreteras
en los últimos años se ha alcanzado un alto nivel de
automatización. Las apisonadoras y asfaltadoras están gobernadas por GPS y sensores
de densidad y compactación, lo que les permite efectuar las operaciones con una gran
precisión. De hecho, estas máquinas se convierten en robots móviles autónomos con guiado
sensorial.
Figura 2.40: Nivelador de suelos de hormigón
Introducción al diseño de microrrobots móviles 55

56. Aplicaciones de Robots Móviles
Figura 2.41: Asfaltadora Cedarapids
Otras aplicaciones de gran importancia en la ingeniería civil son la construcción de
túneles y puentes
. El guiado automático de las tuneladoras (mediante láser y giróscopos)
y el manipulado y ensamblado robotizado de los revestimientos interiores del túnel, son
posibles aplicaciones. Como también lo son el posicionamiento automático de los seg-
mentos de los puentes, el control correcto del posicionamiento vertical de los pilares y
la proyección de cemento o asfalto de grandes dimensiones, con brazos robotizados, tipo
Scara.
Figura 2.42: Scara Pick and Drop
A la automatización de las máquinas de movimiento de tierras
se le está prestando
cada vez más atención. Las modernas excavadoras tienen cada vez más sistemas auto-
máticos y de asistencia. Mediante el control cinemático y dinámico de las mismas, con
realimentación de sensores de fuerza en los cilindros de las articulaciones, se puede realizar
56 Introducción al diseño de microrrobots móviles

57. CAPÍTULO 2. SECTORES DE LA ROBÓTICA MÓVIL
una excavación automática o asistida.
En este tipo de control tiene una gran importancia el modelado correcto del suelo,
tanto desde el punto de vista geométrico como de textura y densidad. Los actuales sen-
sores tipo LADAR (Láser Radar) permiten realizar modelos 3D de gran precisión con
medidas de hasta 50.000 puntos a distancias de hasta 1.000 metros. El control automá-
tico de fuerza y su monitorización en dragadoras de gran tamaño (de hasta 100 metros)
también ha mejorado sustancialmente la calidad de la excavación y su productividad. El
guiado de otas de grandes camiones y de bulldozers que se encargan de transportar la
tierra removida mediante guiado automático basado en GPS, es una de las aplicaciones
que está en fase de implementación masiva.
Figura 2.43: LADAR y ejemplos de modelos 3D
2.2.6.3. Edicación
Otro gran campo de aplicaciones es la edicación. El impulso denitivo a la automati-
zación de este sector lo dio el proyecto japonés SMART
(Shimizu Manufacturing System
by Advanced Robotics Technology). Se trata de una factoría automatizada cubierta, situa-
da en la última planta del edicio. El sistema convierte en un taller la planta del edicio
que soporta sobre cuatro columnas maestras y queda cubierta por una estructura plástica
quedando protegido de las inclemencias atmosféricas. En su interior, se trabaja en condi-
ciones similares a las de un taller, lo que junto con el adecuado diseño y planicación de
acuerdo al concepto CIC, facilita la automatización, empleándose grúas robotizadas para
el transporte y ensamblado de pilares y vigas de estructura metálica, robots de soldadura
y de reparto y compactación del cemento de los forjados.
Una vez terminada la construcción de la planta, toda la factoría se eleva y se continúa
con la construcción de la siguiente. Este sistema, que hoy ha sido adoptado y modicado
por numerosas empresas, permite reducir sustancialmente el tiempo de la construcción,
sobre todo en edicios de cierta altura tipo ocinas.
Introducción al diseño de microrrobots móviles 57

58. Aplicaciones de Robots Móviles
Figura 2.44: Proyecto SMART
La automatización en la construcción pasa por la necesidad de estandarización. En este
sentido, la prefabricación
juega un papel muy importante. Para edicios residenciales de
menor altura, construidos normalmente con ladrillos, bloques o piezas prefabricadas, han
sido desarrollados varios robots de ensamblado. Estos robots pueden construir paredes de
bloques silicocalcáreos de hasta 500 kilos de peso. Las dimensiones de los robots, de hasta
10 metros de largo, permiten que se puedan construir paredes de gran tamaño y altura,
sobre todo para naves industriales.
La mayoría de estos robots cuentan con una exión estructural importante, lo que
hace difícil que puedan tener un buen posicionamiento. Para corregir este error, algunos
robots cuentan con sensores que miden las deformaciones en los eslabones (galgas exten-
siométricas) o con un sistema externo (láser telémetro con autoseguimiento del extremo-
autotracking) que permite medir la echa en el extremo. Otro aspecto importante de este
tipo de robots es la programación y la interfaz hombre-máquina, que debe ser lo más
sencilla posible.
Figura 2.45: Láser telémetro y su funcionamiento.
Un ejemplo de este tipo es el sistema ROCCO
, orientado a la construcción de vivien-
das familiares, utilizando elementos exteriores e interiores (bloques) prefabricados. Estos
bloques de material silíceo calcáreo, son suministrados a la obra en pallets de una manera
perfectamente estructurada, al objeto de que los robots especiales tengan ciertas facilida-
des para su localización y aplicación en el lugar correcto. Así pues la tarea de los robots es
58 Introducción al diseño de microrrobots móviles

59. CAPÍTULO 2. SECTORES DE LA ROBÓTICA MÓVIL
tomar cada uno de los bloques de los pallets y situarlo en la posición prevista incorporan-
do un cemento especial entre ellos. Junto con el necesario aumento de la estructuración
del entorno, los robots deben estar dotados de movilidad y de capacidades de reconoci-
miento y localización de los elementos con los que tienen que trabajar. Con este sistema,
el proceso de colocación de 35 apartamentos formados por bloques tipo contenedor de 8
x 2,2 metros, se realizó sólo en cinco días.
Figura 2.46: Sistema ROCCO
Para los acabados interiores
de las casas se utilizan robots de menores dimensiones, la
inmensa mayoría de ellos teleoperadores. Estos robots suelen ser manipuladores móviles
que permiten realizar la mayoría de las operaciones de acabado: colocación desde dentro
de paneles exteriores de la fachada, de paneles separadores interiores y de paneles de falso
techo; de pintura, de proyección de la protección ignífuga (sobre todo en los edicios de
estructura metálica), etc. Una de las aplicaciones más demandadas es la colocación y
compactación de los forjados de cemento. Numerosas compañías japonesas disponen de
robots móviles que compactan, teniendo en cuenta el mapa de la planta. La colocación de
muros interiores de ladrillos es otra aplicación interesante.
2.3. Aplicaciones de vigilancia
2.3.1. Introducción
Vigilancia:Cuidado y atención exacta en las cosas que están a cargo de cada uno.
Servicio ordenado y dispuesto para vigilar (www.rae.es).
A la vista de esta denición y aplicándolo al tema que nos ocupa que es la aplicación
a la robótica móvil, tenemos una serie de robots que se crean para cumplir sobre todo con
la segunda parte de esta denición. La primera parte de la denición también la podemos
tener en cuenta en caso de que tengamos un robot vigilante telecontrolado.
Cada uno tendrá unas funciones especícas, como encargarse de patrullar por un en-
torno detectando anomalías, otros se dedicarán a observar una zona concreta para evaluar
Introducción al diseño de microrrobots móviles 59

60. Aplicaciones de Robots Móviles
la situación, otros se usarán como apoyo a los militares en las misiones para controlar una
zona ya tomada o buscar objetivos u otras misiones posibles que se les puede asignar.
Además de la propia función de vigilancia también se les podría poner armamento no
letal para disuadir en su caso del intruso o para la autoprotección del robot.
Lo primero que haremos será ver la estructura sobre la cuál se están montando este
tipo de robots, según el medio que se vaya a tener controlado (tierra, aire o mar). Dentro
de la tierra, lo que se verán las distintas plataformas sobre los que puede estar implemen-
tado, pues el robot se puede mover sobre ruedas, oruga, esférico, etc.
A continuación agruparemos las características comunes a este tipo de robots, tales
como sensores que más o menos todos llevan. Una vez descritos estos sensores, su fun-
cionamiento, características especícas de algunos y detalles, lo que haremos será pasar
a controlarlos, fusionar los resultados. Esto lo haremos mediante algoritmos especícos
que se sustentarán en la información proporcionada del entorno para tratarla de distintas
formas y después extraer lo que nos interese, como por ejemplo, posición o localización en
un mapa dado, detección de movimiento, reconocimiento de formas y lugares y navegación.
A continuación, daremos una breve pasada por los distintos sistemas de control que
tenemos aplicados en algunos robots o en proyectos que se están realizando por parte del
DoD americano, ya sea telecontrol aplicado a robots (telerrobótica), autónomos, mixtos
y con control jerárquico.
Posteriormente describiremos algunos ejemplos ya realizados de robots vigilantes y
veremos sus características, comportamiento en distintos entornos, kits de montaje para
hacerse uno mismo uno, comparativa entre robots que se pueden usar en un mismo en-
torno con las ventajas e inconvenientes de cada uno de ellos.
Por último, se describirán algunos de los proyectos (realizados o en curso) de robots
vigilantes por parte del centro de investigación de San Diego, el cuál forma parte del
DARPA (DoD). Veremos las distintas partes de proyectos realizados, zonas de aplicación,
especicaciones generales de lo que se deben cumplir y se verá cómo algunos de esos
robots han pasado de ser experimentales a derivarse en otros robots que ya son reales y
han actuado en diversos conictos.
2.3.1.1. Relaciones con otros apartados de este trabajo
La robótica aplicada a la vigilancia se aplica fundamentalmente a nalidades militares
para vigilancia de terreno y tareas similares. Este sector invierte muchos esfuerzos en este
tipo de robots, pues luego son los que les pueden decir dónde han de ir, cuáles son las zo-
nas seguras, cuales son las zonas en las que hay intrusos, enemigos potenciales, además de
localización de trampas, bombas, minas y todo tipo de impedimentos que seguro pondrá el
enemigo. Las cámaras de vídeo en este sector sobre todo son las más importantes pues se
necesitan imágenes de campo para poder tener controlado al enemigo, con lo que aplicar
algoritmos de visión no resulta muy difícil además de que se necesita la transmisión de
imágenes para que un supervisor evalúe por el robot la situación, se tiene la característica
60 Introducción al diseño de microrrobots móviles

61. CAPÍTULO 2. SECTORES DE LA ROBÓTICA MÓVIL
de detección de intrusos. También se utilizan en este campo en el control de fronteras
(por ejemplo la de Méjico) donde ya se tienen varios robots patrullando para localizar
y disuadir a los inmigrantes de cruzar la frontera con EE.UU. De hecho se venden unos
kits para montarte un robot vigilante para luego incluir extras, como por ejemplo, armas,
modicar el programa un poco y convertirlo en un soldado, etc.
En otros sectores por ejemplo en industria también se tienen cosas comunes con la
vigilancia, como por ejemplo la visión articial, por ejemplo aplicada al control de ca-
lidad, además de que se utilizan cámaras para el guiado en algunos robots industriales,
aunque no sean cámara ópticas, sino térmicas o infrarrojas, como también se usan en
robots vigilantes. Además del control de calidad, se puede usar este tipo de robots (sobre
todo determinados sensores) para evaluar la peligrosidad de una zona por la presencia
de gases nocivos o productos químicos peligrosos o incluso radiactividad, debido esto a
alguna fuga o algún error.
Después de la generación de un mapa por parte de algunos robots de ocio, como por
ejemplo, algunos que hacen de guía, se puede aplicar lo que se verá en esta sección de
trazado de trayectorias en un entorno ya conocido, reconocimiento del terreno e identi-
cación de individuos (para manipular o acceder directamente al robot) a través de visión.
En investigación se pueden utilizar muchas de las cosas vistas aquí, pues, por ejemplo
el Mars Rover tiene en común reconocimiento de terrenos, guiado por visión, localización,
etc.
Como hemos podido ver y aunque parezca lo contrario, en este sector se desarrollan
cosas que luego pueden ser fácilmente aplicables a otros sectores pues son comunes y se
necesitan para el movimiento y control del robot. La vigilancia además puede hacerse con
un solo robot o a partir de un sistema multirrobot (cooperativos) para tener controlados
simultáneamente varios puntos si ello se precisa.
2.3.2. Características
En esta sección haremos una descripción de características que tienen este tipo de
robots. En cada subsección lo que haremos es especicar un poco y ver los distintos
aspectos que los diferencian.
2.3.2.1. Plataformas de implementación
Como plataforma nos referimos al soporte, objeto, aparato o vehículo sobre el cuál es-
tán montados los sensores y el control si el robot es autónomo. Estas plataformas dependen
directamente del medio donde vaya a trabajar el robot, pues dependiendo del medio, ten-
drán una supercie sobre la que apoyarse, navegar o directamente no tendrá nada sobre lo
que apoyarse y tendría que otar o volar. Por ello, clasicamos las plataformas en función
del medio sobre el que vayan a actuar, ya sea tierra, mar o aire.
Introducción al diseño de microrrobots móviles 61

62. Aplicaciones de Robots Móviles
Terrestres
En esta categoría los robots están adaptados a circular por supercie rme, ya sea
esta más o menos abrupta, por lo que se utilizarán unos soportes u otros.
Para supercies poco rugosas sin necesidad de demasiada tracción, lo que haremos
será usar ruedas. Este tipo de robots se pueden usar sin problemas en entornos con un
suelo sin demasiadas imperfecciones, como por ejemplo el de una ocina, una nave indus-
trial, un museo, etc. El tipo más común de robots con este tipo de tracción son los que se
asemejan a un coche, con las ruedas anteriormente mencionadas, motores que se acoplan
a éstas por medio de un sistema de transmisión por engranajes (por ejemplo), una y una
plataforma más o menos rectangular sobre la que se sustentan el resto de componentes
como sensores, motor, control, comunicaciones, mecánica, etc.
Figura 2.47: Robot cuya tracción se basa en ruedas
Para terrenos exteriores en los que se quiera tener tracción en el mayor parte del tiem-
po, se utilizarán sistemas de tracción por cinta u oruga, con lo que nos podemos adaptar
con facilidad a esas rugosidades donde las ruedas pueden fallar. Este tipo de tracción es
muy útil en casos de vigilancia en campo abierto donde la rugosidad del terreno es grande,
o simplemente en la calle, donde hay que superar distintos niveles de alturas en el terreno.
Este tipo de tracción necesita un sistema algo más complicado de transmisión a lo que
es la cinta o las láminas que conforman la oruga, además de que han de ser exibles en
mayor o menor medida (permitir irregularidades longitudinales para mejor adaptación al
terreno). Además estos robots suelen ser algo más alargados que los anteriores, adaptados
a su sistema de tracción. Generalmente, el cuerpo donde se controla el vehículo está entre
medias de las orugas y no encima como en el caso anterior es donde se crea la plataforma,
aunque también puede pasar como en el caso de los coches. Este tipo de plataformas están
más orientadas al uso militar pues tienen que andar por terreno no urbano, lo cual viene
muy bien en misiones de campo.
Figura 2.48: Robot de oruga
62 Introducción al diseño de microrrobots móviles

63. CAPÍTULO 2. SECTORES DE LA ROBÓTICA MÓVIL
Para terrenos tan abruptos que las orugas no puedan funcionar, o las alturas a salvar
son demasiado elevadas, se pueden usar robots con patas, pues estas patas se exionarán
en función de la altura que necesitemos (siempre con limitaciones, claro). Podríamos uti-
lizar este sistema si el robot concreto necesita de subir y bajar escaleras altas, para evitar
obstáculos que no sea del todo posible anquear con orugas, etc. Este tipo de tracción se
utilizará en edicios con varias plantas en los que no sea posible tener como mínimo un
robot por planta. El resto del robot se monta normalmente sobre estas patas, no en los
laterales como en el caso anterior.
Figura 2.49: Robot cuya tracción se basa en patas
La última forma en la que un robot se puede montar, que en realidad es todo él el
soporte, serían los robots esféricos. Estos se pueden utilizar en los mismos entornos que
los de ruedas pues ruedan sobre la supercie. Normalmente para dirigir y mover este
tipo de robots se utiliza un péndulo, además que también sirve para estabilizarlo en el
caso de que se desvíe de su trayectoria. El centro de masas está especícamente coloca-
do para tener las menores desviaciones. En realidad tienen 2 formas de moverse: rotar
la masa que está colocada en el robot (girar la esfera exterior) o desplazar su centro de
masas con el péndulo. En éste último caso, lo que hacemos es con un servo mover el
peso hacia la dirección que nos queremos mover, desplazando con esto el centro de ma-
sas y haciendo que el robot avance solo. Este tipo de soportes le proporcionan agilidad,
destreza y protección al robot sobre el que están implementados, quedando espacio en
su interior para colocar sensores. Este es el tipo de implementación de un robot vigilante
que tiene Rotundus, el cual veremos con un poco más de detalle en la sección de ejemplos.
Figura 2.50: Robot esférico
Introducción al diseño de microrrobots móviles 63

64. Aplicaciones de Robots Móviles
Aeréas
En este caso podemos dividir las plataformas sobre las que está implementado en he-
licópteros y aviones. Los mecanismos de sustentación son ligeramente diferentes según
utilicemos uno u otro, pues el uno comprime el aire girando unas aspas para empujar
hacia abajo el aire que tiene, mientras que el otro lo hace a través del movimiento lineal.
Los helicópteros tenemos una cierta ventaja por la maniobrabilidad en poco espacio, en
cambio los aviones serán más aventajados en velocidad lineal recorriendo mucho espacio
en poco tiempo.
Para el caso de los aviones tenemos varios ejemplos y se pueden usar en el caso de
barridos por un determinado recorrido cerrado, por ejemplo vigilar una línea fronteriza,
etc.
Para el caso de helicópteros podríamos usarlo como apoyo a las misiones militares de
reconocimiento de objetivos, vigilancia de edicios desde fuera, etc.
Figura 2.51: Tipos de plataformas aéreas en las que se implementan robots
Este tipo de plataformas, en realidad se usa más en contextos de vigilancia militar que
en vigilancia civil. Además este tipo de vigilancia solo es necesaria si se quiere cubrir un
área con gran rapidez y si este área es extensa.
Náuticas
En este caso los soportes sobre los que se puede soportar son subacuáticos o por su-
percie.
En el caso de los que utilizan vehículos de supercie podemos destacar las lanchas
motoras, que se caracterizan por su velocidad. Este tipo de robots se podrían utilizar
para vigilar puertos, detectar obstáculos, minas de supercie, etc.
En el caso de los vehículos subacuáticos tenemos sobre todo submarinos que se pue-
den ir a mayor profundidad. Se podrían usar en el caso de tener que hacer misiones de
inspección submarina, detección (y desactivación) de minas submarinas, submarinos y
proyectiles enemigos, así como misiones de reconocimiento del fondo del mar.
Tanto este tipo de plataformas como las aéreas son más bien experimentales, aunque
en algunos casos se han llevado a la práctica como se verá en la sección de proyectos.
64 Introducción al diseño de microrrobots móviles

65. CAPÍTULO 2. SECTORES DE LA ROBÓTICA MÓVIL
Figura 2.52: Plataforma sobre las que se implementan robots acuáticos (lancha)Figura 2.53: Plataforma sobre las que se implementan robots acuáticos (mini-submarino)
2.3.2.2. Sensores
En este apartado, mostramos una serie de sensores que se podrían implementar en
este tipo de plataformas anteriormente descritas. Los sensores facilitan la información ne-
cesaria para que los robots interpreten el mundo real. Todo robot debe tener al menos un
sensor del que sacar información. La mayoría de sistemas de este tipo incluyen sensores
necesarios para la navegación por el entorno (infrarrojos, ultrasonidos...). Los sensores
avanzados, además de detectar algo son capaces de reportar la medida de una magnitud
física (temperatura, distancia, velocidad...). También necesitamos sensores especícos pa-
ra avisarnos de situaciones peligrosas (gases peligrosos, fuego, intrusos...).
Cámaras
Tenemos varios tipos en función de lo que necesitemos. Estos sensores tienen distintas
características: calidad de imagen, tipo de salida (analógica o digital), preprocesado o no
de la imagen, tamaño de la imagen, frecuencia de muestreo (fps), conectores, etc. Estos
sensores los utilizaremos tanto para enviar imágenes a un supervisor humano en el caso
que se requiera como para tareas de visión articial orientadas al guiado, detección
CCD:Si necesitamos gran calidad de imagen para determinadas aplicaciones, nece-
sitaremos de la ayuda de estos dispositivos. La salida es analógica, por lo que hay que
integrar una tarjeta capturadora y un sistema para procesar la imagen potente, pues al
ser de calidad, la cantidad de datos es mucho más grande.
Introducción al diseño de microrrobots móviles 65

66. Aplicaciones de Robots Móviles
Figura 2.54: CCD de distintos tamaños en una oblea de silicio
CMOS:Si el sistema es pequeño, necesita de integración en todos los sensores, in-
cluida la cámara. Los datos son digitales ya, y al ir integrado también la parte de control
de estos sensores, la parte de la capturadora nos la ahorramos. No son tan precisos estos
sensores como los CCD, pero para una buena parte de las aplicaciones es suciente.
Figura 2.55: Cámara CMOS de omnivision(http://www.ovt.com)
CMU:cámara CMOS a la que hemos incluido un microcontrolador para preprocesar
los datos que recibimos, y con la que nos podemos comunicar a través de comandos y ex-
traer únicamente los datos que nos interesan hacia el micro para su tratamiento posterior.
Figura 2.56: Cámara CMU
Infrarrojas/Térmicas:Estas cámaras se usan en el caso de que tengamos que utili-
zar visión nocturna. Útil para vigilancia en exteriores y tele-vigilancia. También se utilizan
estas cámaras para detectar fuentes de calor, fugas en tuberías, diagnósticos de imper-
fecciones, intrusos, etc. Pueden ser utilizadas para que, en un determinado entorno se
66 Introducción al diseño de microrrobots móviles

67. CAPÍTULO 2. SECTORES DE LA ROBÓTICA MÓVIL
detecte una gura humana y utilizar como detector de movimiento `avanzado' aplicando
algoritmos de reconocimiento a partir de la imagen recibida, etc.
Figura 2.57: Cámara infrarroja e imagen captada en la que se detecta a un intruso
Ejemplos comerciales de algunos de estos tipos de cámaras, que al desmontarlas o
manipularlas podrían incluirse en robots.
Cámara domo color alta resolución
Mini cámara color en domo de alta resolución gracias a su sensor de imagen Sony de
1/3 que le proporciona más de 420 líneas de TV. Esta cámara se instala fácilmente en
cualquier lugar, pasando fácilmente inadvertida gracias a su pequeño tamaño. Por su gran
resolución y sensibilidad de 1,0 lux resulta ideal para vigilar tiendas, comercios, almacenes,
ocinas y cualquier lugar con iluminación articial.
Minicamara color para cctv
Pequeña cámara con alta calidad y pequeño formato. La hace ideal para su instalación
en locales, salas, comercios, pasillos y allí donde queramos que se `vea' la existencia de
cámaras, pero que a la vez no rompan la estética del entorno.
Introducción al diseño de microrrobots móviles 67

68. Aplicaciones de Robots Móviles
Cámara exterior visión nocturna 40m
Cámara color de exteriores capaz de ver en plena oscuridad hasta una distancia de
40 metros. La cámara incluye además un iluminador de infrarrojos de 40 metros y la
fuente de alimentación, por lo que la cámara se conecta directamente a la red de 220V.
Esta cámara resulta ideal para almacenes, patios, naves industriales y en todos aquellos
sitios donde se necesita una vigilancia continuada tanto de día como de noche con total
claridad. Incluye soporte metálico de jación a la pared.
Cámara bolígrafo espía inalámbrica
Diminuta micro cámara inalámbrica con sonido oculta en un bolígrafo de aspecto
normal, que resulta totalmente indetectable. Gracias a su alto nivel de miniaturización,
se ha conseguido incluir la cámara, el micrófono, las baterías y el transmisor dentro del
bolígrafo.
Cámara espía de infrarrojos:
Cámara espía color inalámbrica con sistema de iluminación por infrarrojos para visión
nocturna. Funciona a una frecuencia de 1,2 GHz siendo capaz de enviar la señal a más
de 50 metros de distancia. La cámara es del tipo CMOS ofreciendo una resolución de 380
líneas de TV. Alimentación 12 V. Incluye receptor y alimentador para ver las imágenes de
la cámara en cualquier televisión o video. Los infrarrojos permiten ver en total oscuridad
hasta una distancia de 8 metros aproximadamente.
Infrarrojos
68 Introducción al diseño de microrrobots móviles

69. CAPÍTULO 2. SECTORES DE LA ROBÓTICA MÓVIL
Estos sensores se utilizan para obtener datos en esa banda de frecuencias. En esta
banda se encuentra bastante información, sobre todo, de la temperatura a la que están
los cuerpos, pues cuanto más calientes, más radiación infrarroja emiten y eso, con este
tipo de sensores es detectable. Además también nos sirven para medir distancias cortas,
con lo que nos ayudan a la navegación y a evitar obstáculos.
1. Pasivos: Estos sensores sirven para la detección de movimiento. son muy útiles si el
robot tiene que detectar intrusos. Los sensores detectores de movimiento por infrarrojos
resultan muy adecuado para su empleo en robots, gracias a su pequeño tamaño y bajo
consumo. Tienen un alcance de 5 metros y un ángulo de detección de 60
o
(también depen-
diendo del modelo o la lente utilizada). Su uso es indicado para la detección de intrusos
a una distancia relativamente corta.
Figura 2.58: Ejemplo de sensor PIR
2. Activos: Medidores de distancias por infrarrojos: Este tipo de sensores se utilizan
para medir distancias a partir de un fotoemisor (diodo infrarrojo) y un fotorreceptor (fo-
totransistor). Las distancias que son capaces de medir son pequeñas (de 10 a 80 cm) y
además en entornos exteriores no se puede utilizar por la cantidad de radiación infrarroja
ambiente que hace que el receptor falle, con lo que lo utilizaremos para vigilancia inte-
rior, sobre todo para evitar obstáculos pues las distancias son tan pequeñas que cuando
quisiésemos detectar un intruso no tendríamos tiempo para reaccionar.
Figura 2.59: Ejemplo de sensor infrarrojo pasivo
Ultrasonidos
Los ultrasonidos son antes que nada sonido, exactamente igual que los que oímos
normalmente, salvo que tienen una frecuencia mayor que la máxima audible por el oído
humano. Ésta comienza desde unos 16 Hz y tiene un límite superior de aproximadamente
20 KHz, mientras que nosotros vamos a utilizar sonido con una frecuencia de 40 KHz,
Introducción al diseño de microrrobots móviles 69

70. Aplicaciones de Robots Móviles
aunque algunos de estos sensores llegan a los 235 KHz. A este tipo de sonidos es a lo que
llamamos ultrasonidos. El funcionamiento básico de los ultrasonidos como medidores de
distancia se muestra de una manera muy clara en el siguiente esquema, donde se tiene un
receptor que emite un pulso de ultrasonido que rebota sobre un determinado objeto y la
reexión de ese pulso es detectada por un receptor de ultrasonidos:
La mayoría de los sensores de ultrasonido de bajo coste se basan en la emisión de un
pulso de ultrasonido cuyo lóbulo, o campo de acción, es de forma cónica.
Midiendo el tiempo que transcurre entre la emisión del sonido y la percepción del eco
se puede establecer la distancia a la que se encuentra el obstáculo que ha producido la
reexión de la onda sonora, mediante la fórmula:
donde V es la velocidad del sonido en el aire y t es el tiempo transcurrido entre la
emisión y recepción del pulso.
Estos sensores se utilizarán en principio para poder evitar las paredes y para la navega-
ción por entornos sobre todo interiores (dado su alcance de varios metros, no centímetros
como en el caso de los sensores infrarrojos), aunque también en exteriores se puede utilizar
para detectar los obstáculos que nos podamos encontrar. También podríamos utilizarlo
para detección de intrusos, en el caso de que el robot esté quieto y las distancias detectadas
varíen considerablemente. Estos sensores pueden variar en función del haz y la distancia
máxima que se quiera medir, además de la frecuencia utilizada.
Figura 2.60: Ejemplo de sensor de ultrasonidos
70 Introducción al diseño de microrrobots móviles

71. CAPÍTULO 2. SECTORES DE LA ROBÓTICA MÓVIL
GPS-DGPS
El sistema GPS (Global Positioning System) es un sistema compuesto por una red de
24 satélites situados en una órbita a unos 20000 km. de la tierra, y unos receptores GPS
que permiten detectar nuestra posición en cualquier lugar del planeta.
Este sistema utiliza 4 satélites para posición y tiempo y utiliza para la obtención de la
posición un sistema denominado trilateración. Las estaciones en tierra actualizan la señal
de los satélites (hora y órbita). Los satélites envían frames de 1500 B (5 de 300) cada 30
segundos y llevan información de ID de satélite, hora, etc.
Los errores que se generan con este sistema son debidos a una degradación intencio-
nada del DoD o errores en reloj (que provocan un error de 1 m), en órbita (1 m), en
modelación de propagación troposférica (1 m), ionosférica (10 m), rebotes de la señal (0.5
m), de receptor o de conguración (de 1 m a kms).
El sistema DGPS corrige la desviación del robot en función de la desviación recibida
en una posición conocida, que es lo que se transmite al robot. Se toman 2 estaciones como
referencias y lo que se transmite es la diferencia de posición de esas estaciones con el
robot. Útil en exteriores, mejor el DGPS, el cual se suele usar como un sensor más, suele
fusionarse con otros sensores.
Un ejemplo de este tipo de sistemas es el DGPS RASANT de Cataluña:
Figura 2.61: Ejemplo de sistema DGPS
En realidad estos sensores deberían estar en un apartado más adecuado como el de
comunicaciones, pero en realidad lo introducimos aquí pues se ha asimilado en la mayoría
de sitios como sensor, además que los datos que captura en realidad son los de posición
Introducción al diseño de microrrobots móviles 71

72. Aplicaciones de Robots Móviles
absoluta, con lo que en realidad podemos tomarlo como un sensor más dentro del con-
junto de sensores que tenga el robot. Este tipo de sensores se utiliza en entornos donde
nos movamos grandes distancias, por lo que su aplicación es, en este caso la vigilancia en
exteriores que en interiores.
Figura 2.62: Ejemplo de receptor GPS (Garnin 35/36) utilizado en un robot vigilante
Gas
Estos sensores son útiles en determinadas aplicaciones de vigilancia, pues puede ad-
vertirnos de la presencia de gases peligrosos para la salud y por tanto hacer saltar una
alarma, evacuar un recinto o acordonar una zona. Sensores de este tipo están integrados
en algunos robots como por ejemplo Mosro. Dependiendo del gas tenemos que recurrir a
una u otra forma de detectarlo. Alguna de las que se utilizan para la detección son las
siguientes:
Electroquímica: dependiendo del gas, y a través de una solución y un par de elec-
trodos, midiendo la corriente que pasan por ellos, sabremos cuánta concentración
de unos gases especícos hay en el ambiente.
Catalítica: en este caso, hacemos pasar el gas cerca de un hilo de platino, lo cual
afecta a la conductividad de este último y observando estas variaciones podemos
detectar ese gas.
Por longitud de onda/frecuencia: algunos gases absorben algunas partes del infrarro-
jo, con lo que variando la frecuencia de un emisor de infrarrojos, podemos escanear
las distintas bandas y por tanto ver la concentración de esos gases objetivos.
Ultravioleta: se ionizan las moléculas de gas con estas longitudes de onda y se ponen
unos electrodos para captar la corriente eléctrica que se produce en la ionización del
gas.
Reactivos en silicio: estos sensores dan una salida ya directamente analógica o digital,
electrónica pues la base donde se introduce el reactivo correspondiente es el silicio.72 Introducción al diseño de microrrobots móviles

73. CAPÍTULO 2. SECTORES DE LA ROBÓTICA MÓVIL
Figura 2.63: Estructura de uno de estos sensores
Existen algunos sensores ya comerciales que dan una salida eléctrica para su mejor
integración en un sistema industrial, e incluso algunos que son de tamaño reducido, se
integran en robots.
Figura 2.64: Ejemplos de sensores de gas
Estos sensores concretos pueden detectar derivados del petróleo, aunque con otros
sensores más especícos (de los del reactivo en el silicio) se pueden llegar a detectar otros
gases, como por ejemplo derivados del azufre, los cuales suelen ser muy peligrosos.
Fuego
Estos sensores de fuego son capaces de medir la temperatura de un objeto a distan-
cia. A diferencia de otros sensores no necesita que haya movimiento para detectar el calor.
Este sensor concreto puede hacer un barrido y tomar 32 mediciones diferentes, obte-
niéndose un mapa térmico de 180
o
. Es capaz de detectar la llama de una vela a 20 metros
de distancia y además no le afecta la luz ambiental.
Introducción al diseño de microrrobots móviles 73

74. Aplicaciones de Robots Móviles
Figura 2.65: Ejemplo de sensor detector de fuego
Acelerómetros
Estos sensores están formados por una cápsula hermética que contiene un contacto
normalmente abierto y que se cierra cuando se produce una aceleración o impacto su-
perior a5G1;5G. Cuando en nivel de aceleración decrece por debajo del umbral de
disparo, el contacto se habré de nuevo. Este sensor resulta útil para detectar impactos
y agresiones en los robots, además de para calcular velocidades y distancias en una de-
terminada dirección después de dicho impacto, e intentar reposicionarnos con esa nueva
información.
Figura 2.66: Ejemplo de acelerómetro
2.3.2.3. Software
En esta sección veremos qué técnicas se utilizan para conseguir determinados objeti-
vos comunes a este tipo de robots, cómo implementarlas, distintas formas de conseguir
un mismo objetivo y sensores asociados a éstas técnicas.
Empezaremos dando ciertos aspectos básicos del tratamiento de imágenes y extracción
de características aplicadas en el caso de visión articial, que es comúnmente usada en este
tipo de robots. Después veremos algunos algoritmos para realizar tareas comunes a este
tipo de robots (sobre todo si son autónomos o mixtos, como se verá después), como es la
detección de movimiento, para localizar posibles intrusos; localización, para localizarnos
dentro de una escena o mapa dado (o creado dinámicamente); trazado de trayectorias
para que, una vez tengamos el mapa y sepamos dónde estamos, seguir una trayectoria
dinámicamente, según aquello que tengamos que vigilar. Por último veremos cuál es la
forma general de realizar algoritmos de evitación de obstáculos.
74 Introducción al diseño de microrrobots móviles

75. CAPÍTULO 2. SECTORES DE LA ROBÓTICA MÓVIL
Visión (básico)
En este apartado, vamos a describir primero el proceso de tratamiento previo que se le
da a la imagen una vez esta ha sido capturada. Después veremos cómo extraer parámetros
comunes independientemente del sistema de coordenadas. Para nalizar haremos un inci-
so pequeño sobre visión estereoscópica para poder ya generar modelos en 3d con facilidad.
Tratamiento de imagenes:
Una vez extraemos la imagen de la cámara, lo que hacemos es tratarla un poco para
prepararla para el siguiente paso.
Primero lo que tenemos que hacer es hacer primera y segunda derivada de las imágenes
para sacar los bordes de la imagen. Para la primera derivada hay una forma general de
hacerlo que es la siguiente:
Aproximando, en parte algunas de estas fórmulas obtenemos el método de Roberts.Pero computacionalmente es más cómodo introducir unas matrices para realizar la
transformación. Esta técnica la utilizan los métodos de Sober, Prewitt y las máscaras de
Kirsch con las siguientes matrices:
Sober:Prewitt:
Introducción al diseño de microrrobots móviles 75

76. Aplicaciones de Robots Móviles
Máscaras de Kirsch:
A partir de la matriz k0 se puede sacar el resto de matrices para varios ángulos de
rotación (con pasos de 45
o
) que se obtendrán rotando k0 en sentido antihorario el número
de grados múltiplo de 45, por ejemplo k1.
Para obtener la segunda derivada, aplicamos la laplaciana, obteniendo únicamente las
aristas de la imagen.
También se puede hacer el tratamiento por colores, particularizando para uno o una
gama de los mismos y marcando las zonas donde éstos coinciden o no con lo que necesi-
tamos a través de la binarización por detección de umbral.
76 Introducción al diseño de microrrobots móviles

77. CAPÍTULO 2. SECTORES DE LA ROBÓTICA MÓVIL
Las transformaciones básicas que se puede hacer con una imagen son:
Dilatación:Erosión:
Después de éstas, existen varias operaciones que son derivadas, como son la apertura
(erosión + dilatación), cierre (dilatación + erosión) y bordes (apertura-erosión).
Extracción de las características:
Esta operación se hace mediante la transformada de Hough. Se utiliza para extraer
características comunes de la imagen independientemente de la inclinación o tamaño (so-
bre todo saca ecuaciones de rectas de los bordes), esto es, a un dominio invariante.
Reconocimiento de guras:
Para esta tarea, se pueden utilizar tres procedimientos:
Introducción al diseño de microrrobots móviles 77

78. Aplicaciones de Robots Móviles
Redes neuronales (utilizadas como clasicadoras: perceptrón, RBF..)Estimación Bayesiana (probabilística, basada en la función de densidad de probabi-
lidad gaussiana)
Clustering (probabilística también pero con otras funciones de densidad de proba-
bilidad, inversamente proporcional a la distancia euclíeda al cuadrado)
Visión esteorosópica:
Gracias a las 2 cámaras tenemos un punto en común, con lo que podemos calcular con
más o menos precisión distancias, por lo que para ello deben tener propiedades similares.
Supone que las imágenes van a estar conformadas por aristas, vértices o supercies. La
parte correspondiente de las imágenes, se calcula mediante autocorrelación.
Los pasos a seguir para obtener el sistema son los siguientes:
Detección de movimiento
Este apartado se podría hacer directamente con un sensor PIR, pero suelen dar falsas
alarmas, con lo que tenemos que buscar algo más renado, que sea capaz de eliminar esas
78 Introducción al diseño de microrrobots móviles

79. CAPÍTULO 2. SECTORES DE LA ROBÓTICA MÓVIL
falsas alarmas. Si no se usa PIR, lo que se puede usar son sensores de ultrasonidos para
ver si las distancias cambian en un determinado tiempo, con lo que hay algo que se está
moviendo y por tanto podríamos hacer saltar la alarma, aunque también puede haber
errores en la captura de datos y por tanto dar falsas alarmas.
Otro método utilizado para alcanzar este objetivo es la visión articial, a través de la
imagen de diferencias.
A partir de una secuencia de imágenes, podemos captar el movimiento cuando hay 2
imágenes que tienen cambios signicativos entre sí.
Con esta denición podemos escribir:
Lo cual, aplicado a una imagen, con un mínimo movimiento entre imágenes del objeto
Figura 2.67: Ejemplo de imagen en diferencias para detección de movimiento
Vemos en la imagen nal el contorno del objeto que se ha movido ligeramente.
Localización
En este apartado lo que intentamos es averiguar dónde estamos para poder ir hacia
el objetivo o recorrer un determinado camino por ciertos lugares, lo cual nos ayudará
bastante en un entorno predenido como pueda ser una ocina, una planta industrial, un
museo, etc.
Para ello podemos utilizar varios métodos, los cuales irán desde los más simples hasta
los medianamente complejos.
Odometría
Las vueltas pueden traducirse en desplazamientos lineales sobre el suelo. Para ello se
usan encoders absolutos o relativos y unas ecuaciones que son directamente dependientes
del sistema de tracción utilizado: diferencial, triciclo, tipo coche, etc.
Introducción al diseño de microrrobots móviles 79

80. Aplicaciones de Robots Móviles
El problema es que nos vamos desviando de la trayectoria ideal, pues las ruedas no dan
exactamente la longitud deseada, se golpea contra cosas, los giros no son exactos, etc. Sin
un sistema de referencia al que acceder para corregir cada cierto tiempo los errores nos
podremos encontrar al cabo de cierto tiempo en una posición completamente distinta de
la que suponemos. Los errores se clasican en sistemáticos (aquellos que dependen directa-
mente de los parámetros físicos del sistema, como por ejemplo, ruedas de distinto radio) y
no sistemáticos (aquellos que se deben a causas externas al sistema, como por ejemplo, un
choque), y cada uno de ellos se puede resolver de las siguientes maneras. Los sistemáticos
pueden resolverse a través de ruedas auxiliares en las que acoplamos encoders adicio-
nales y calibración sistemática entre otros, mientras que los no sistemáticos se resuelven
por referencias mutuas, corrección interna (2 robots en movimiento) o navegación inercial.
Balizamiento
Utiliza referencias en varios puntos para poder localizarse él. Hay varias formas de
hacerlo: por triangulación o por trilateración. En la triangulación se mide el ángulo con
el que se ven las balizas mientras que en la trilateración se miden las distancias. Además
de por los métodos de medición, podemos clasicar estos sistemas por cómo se realiza
el balizamiento, si por elemento activo o por marca visual. En el primer caso se posee
una fuente emisora para indicar posición, mientras que por marcas visuales se utilizan
determinados colores o códigos en paredes o suelo. Las posibles fuentes de emisión para
balizamiento suelen ser infrarrojos, ultrasonidos, láser, etc.
GPS
En este caso se utilizan 4 satélites para posición y tiempo y utiliza para la obtención
de la posición un sistema denominado trilateración. Las estaciones en tierra actualizan la
señal de los satélites (hora y órbita). Los satélites envían frames de 1500 B (5 de 300)
cada 30 segundos y llevan información de ID de satélite, hora, etc.
80 Introducción al diseño de microrrobots móviles

81. CAPÍTULO 2. SECTORES DE LA ROBÓTICA MÓVIL
Los errores que se generan con este sistema son debidos a una degradación intencio-
nada del DoD o errores en reloj (que provocan un error de 1 m), en órbita (1 m), en
modelación de propagación troposférica (1 m), ionosférica (10 m), rebotes de la señal (0.5
m), de receptor o de conguración (de 1 m a kms).
Localización probabilistica
Tenemos 2 problemas fundamentales: localización global y local. En algunos casos es-
te tipo de problemas no los podemos abordar directamente, con lo que se utilizan varias
aproximaciones: Markov, ltros de partículas, condensación y Monte Carlo. El primero y
el último son los que pasamos a comentar a continuación.
Procesos de decisión de Markov
Tenemos incertidumbre sobre una acción para que produzca el cambio deseado del en-
torno. Dependiendo de la información sobre el mismo, estaremos ante procesos de decisión
de Markov observables (sabemos el estado real de la situación) y parcialmente observables
(no sabemos estado real de la situación, sino que observamos).
En este tipo de localización también se tiene en cuenta en unas ciertas probabilidades
de error (fallos de los sensores, los errores de movimiento, etc), con lo que, aplicando
una función de coste para penalizar los mismos a la hora del análisis, podemos hacer que
maximice una función de coste (creencia sobre la posición actual del robot, denida como
la probabilidad de que el robot se encuentre en un determinado estado), o minimizar otra
función (incertidumbre calculada a partir de la fórmula de la entropía y como probabili-
dades las distintas creencias asociadas a un estado).
Las acciones se interpretan aquí como probabilidades de que, intentando hacer una
cosa, obtengamos un resultado, ya sea éste el deseado, parecido o totalmente dispar. Por
ejemplo, al girar un robot, podemos cometer errores en la medida y girar más de la cuenta
y pasarnos o girar de menos (con lo que nos descuadraría totalmente si utilizásemos solo
odometría). También existe la probabilidad de que gire exactamente el ángulo que se le ha
pedido, de hecho ésta será la mayor probabilidad dentro de los posibles resultados que se
obtendrán. Operando con una matriz de transición de estados, podemos calcular el estado
siguiente con facilidad después de realizar una acción y poder estimarlo a partir de las
probabilidades que se obtienen. En el siguiente diagrama vemos un esquema que resume
todo lo dicho anteriormente sobre el algoritmo:
Introducción al diseño de microrrobots móviles 81

82. Aplicaciones de Robots Móviles
Figura 2.68: Esquema básico del algoritmo de localización de Markov
Para aplicar el algoritmo, se divide el mapa en distintas zonas, y allí donde se sitúen
zonas comunes, se particionan para mejorar el algoritmo y reducir el número de proble-
mas. Por ejemplo, aplicando el particionado a un mapa simple de un pasillo:
Figura 2.69: Ejemplo de pasar de un mapa al grafo de estados
Si desconocemos la posición inicial habrá que redenir la creencia, pues todos los es-
tados son igualmente probables, con lo que:
Vamos actualizando la creencia según vamos realizando acciones:Siendo s el estado concreto evaluado,s
0
el modicado,p(s
0
=s; a)la probabilidad de que
sabiendo el estado anterior estemos en otro (igual o distinto) y a es la acción realizada.
82 Introducción al diseño de microrrobots móviles

83. CAPÍTULO 2. SECTORES DE LA ROBÓTICA MÓVIL
Calculamos la incertidumbre sobre la posición del robot a partir de la entropía.
Si H=0, no hay incertidumbre en posición y además, la posición donde esté la mayor
creencia será donde esté el robot, pero si H=1, los valores de creencia son iguales para
todos los estados, con lo que no podemos saber la posición.
Localización por Monte Carlo
El método de Monte Carlo se basa en los mismos datos y posee características similares
al de Markov, aunque el tipo de ltros que se usan en este caso son ltros predictivos de
Bayes. Una de las características que tiene en común con el de Markov es la creencia,
que en este caso viene dada por un conjunto de N partículas Xt a las que se asigna unos
pesos W, lo cual lo diferencia del anterior algoritmo. En este caso, la creencia se actualiza
primero prediciendo el posible estado siguiente (la posición) y después actualizando los
pesos.
Trazado de trayectorias
Este problema se nos plantea cuando intentamos hacer un robot completamente au-
tónomo, aunque sea dándole el mapa del entorno (o que se lo genere él). El problema que
si este tipo de algoritmos no se complementan con la evitación de obstáculos, no estamos
haciendo el robot capaz de adaptarse a distintos eventos que se puedan producir diná-
micamente, y por tanto necesitar todavía de algo de ayuda, aunque ya no tanta. Se han
elaborado muchas estrategias y aquí se expone una para agentes vigilantes, comparada
además con otras estrategias más o menos comunes.
Este algoritmo utiliza para crear el recorrido las probabilidades de que algo ocurra
en una habitación, asignando también pesos a no visitar las habitaciones (o a visitarlas),
modulando mejor el algoritmo. Cuando la información sensorial sobre la localización está
disponible, la probabilidad de que ocurra un evento en la localización actual será actua-
lizada, y se asume que la evaluación de la situación es de conanza. Esta conanza cae
gradualmente en el tiempo, que dura un periodo en el que no hay información actualiza-
da de los sensores. La velocidad de caída de la conanza depende de la probabilidad de
transición hacia otros lugares.
Analizaremos distintas estrategias para compararlas con ésta:
Máxima conanza: escoge la acción que cambie el rango visualización de los sensores
para ir a un sitio que tenga el menor grado de conanza asociado.Introducción al diseño de microrrobots móviles 83

84. Aplicaciones de Robots Móviles
Exploración aleatoria: aleatoriamente escoge una localización, como el siguiente ran-
go de visualización posible de los sensores.
Exploración metódica: escoge todas las localizaciones, una detrás de la otra, siempre
en el mismo orden, como se determine en función de la información del sensor en el
siguiente instante.
Máxima verosimilitud: escoge una acción que cambia el rango de acción de los sen-
sores para ir al sitio con máxima incertidumbre, donde la incertidumbre en el lugar
Xi es el mínimo(P(Xi=1,1-P(Xi=1))
Intervalo minimax: es una variante de la exploración metódica que minimiza el
máximo tiempo entre visitas a un mismo lugar.
Coste esperado mínimo: escoge la acción que minimice el coste esperado. Esta po-
lítica de decisión puede ser interpretada de forma global o local, aunque funciona
mejor en entornos locales que globales. La función a minimizar es la siguiente:Destacar que la exploración metódica y aleatoria puede escoger localizaciones no in-
mediatamente accesibles. Por tanto se asume que son directamente accesibles. Esto es
realista en el caso de que prestar atención a los lugares más alegados implica ningún o
únicamente un pequeño coste o gasto de tiempo. En el caso de la exploración aleatoria
se podrían poner los límites dados por la topología de los lugares a vigilar, pero en el
caso de la exploración metódica no es tan fácil de implementar si no se puede acceder
directamente a todos los sitios.
Para costes uniformes y el caso de que una probabilidad de sucesos sea mayor que
otra, el algoritmo de máxima verosimilitud se queda siempre observando la más probable
y jamás miraría la menos probable, mientras que el de coste mínimo esperado, las pri-
meras veces seleccionaría el lugar más probable, pero en sucesivas veces, el coste de no
cambiar al lugar menos probable en esas veces supera el del más probable. Al cambiar a
este lugar, se comparan otra vez las probabilidades, con lo que vuelve al anterior y este
ciclo se repetiría continuamente, con lo que 1 de cada N veces iría al otro lugar. Para
determinadas asignaciones de costes, el algoritmo puede llegar a comportarse como el de
máxima verosimilitud. Además, si hay ubicaciones poco probables seguidas, este algorit-
mo no las visitará casi nunca o nunca, lo cual es un inconveniente. Este algoritmo parece
en principio poder funcionar bien, pero no todo lo bien que debería, con lo que ahora
intentaremos tener en cuenta instantes anteriores a la hora de calcular, dándole cierta
inercia.
84 Introducción al diseño de microrrobots móviles

85. CAPÍTULO 2. SECTORES DE LA ROBÓTICA MÓVIL
Aún con esta modicación al algoritmo le costará cambiar de ubicación, con lo que
intentamos mejorarlo un poco más aportando una serie de constantes para intentar que
no se queden nodos sin visitar indenidamente.
Aplicando algunos de los algoritmos de esta comparativa a un mapa más complejo
como el siguiente:
Aquí vemos las grácas del plano inicial, el plano segmentado (el pasillo se divide en
porciones para comunicar mejor zonas del plano inicial) y por último el grafo de posibles
lugares.
Aquí están los resultados obtenidos comparativamente con algunos de los otros algo-
ritmos.
Introducción al diseño de microrrobots móviles 85

86. Aplicaciones de Robots Móviles
Figura 2.70:
En este caso estamos haciendo la búsqueda solo con el conocimiento a priori del mapa.
Si además en el robot incluimos sensores, el algoritmo mejorará su respuesta. Para ello,
tenemos en cuenta la probabilidad de que un sensor pueda activar la alarma.
Y usando Bayes, podemos obtener la probabilidad a posteriori:Aplicando esto, vemos los resultados:
86 Introducción al diseño de microrrobots móviles

87. CAPÍTULO 2. SECTORES DE LA ROBÓTICA MÓVIL
Figura 2.71:
Este algoritmo no es demasiado bueno para una vigilancia global, pero da buenos re-
sultados en búsquedas locales.
Además, para agilizar en zonas conictivas, lo que podemos hacer es agruparlas las que
sigan un mismo patrón, realizar un único camino común a ellas para posteriormente no
tener que andar calculando el camino en el árbol, con lo que en principio aumentaríamos
las probabilidades de algunas zonas que, de no ser por esta organización por grupos, no
serían visitadas nunca o en muy pocas ocasiones (las formulas se complican bastante y no
las vamos a poner aquí, pero si una representación de lo que se pretende).
Figura 2.72: Subdivisiones del mapa anterior en segmentos fácilmente analizables
En esta gura vemos como se puede descomponer distintas partes del mapa en blo-
ques predeterminados, en los cuales podríamos calcular un camino bastante más rápido,
ahorrando además tiempo a cada paso.
Quizá para vigilancia global quizá sería mejor utilizar barridos a lo largo de toda la
supercie a controlar, o un sistema cooperativo para cubrir mayores extensiones. Aunque
lo que más se utilizará es asignar una ruta prejada que el robot vaya recorriendo cíclica-
mente.
Evitación de obstáculos
Este es un problema muy frecuente y que hay que resolver si queremos un robot au-
tónomo, o sea, que no se bloquee cuando llegue a una pared o que, en caso de tener que
seguir una trayectoria prejada y se encuentra un obstáculo entre medias, tiene que ser
Introducción al diseño de microrrobots móviles 87

88. Aplicaciones de Robots Móviles
capaz de interrumpir esa trayectoria, esquivar el obstáculo y posteriormente continuar
con ella. Si la trayectoria no ha de ser ja, sino que puede ser aleatoria podemos seguir
unas determinadas estrategias, si no, habría que calcular el radio al borde del obstáculo
y bordearlo, o más simple, parar ante el obstáculo o seguir su borde.
Para hacer al sistema inteligente, se utilizan métodos algo más elaborados, entre los
que se encuentran los sistemas borrosos (razonamiento aproximado), neuronales (clasi-
cación), algoritmos genéticos (optimización), el inconveniente de éstos últimos está en que
hay que tener una disposición aproximada de la ubicación de los obstáculos, con lo que
evitar los obstáculos en un tiempo razonable no lo podríamos hacer del todo bien. Más
bien estarían dentro del apartado de trazado de rutas, pues lo que hace en realidad este
algoritmo es a partir de un mapa dado, optimiza el camino en función de donde tenga
que ir. En el siguiente esquema podemos ver cómo se organizan estos algoritmos de forma
que pueden dar un sistema inteligente para, por ejemplo, poder hacer una evitación de
obstáculos sin dar al sistema demasiados datos y de una forma bastante sencilla y elegante.
Figura 2.73: Esquema de asociación de distintos algoritmos inteligentes
En principio, en plan sencillo y sin conocimiento a priori del entorno, se puede perfec-
tamente utilizar un controlador borroso el cual según la distancia girase más o menos el
robot evitando el obstáculo bordeándolo según sea el caso. El mismo controlador realiza-
do con una red neuronal, posiblemente elimine bastantes alinealidades en el movimiento
respecto a las que tendría el control borroso. El problema es que tarda algo más en respon-
der el sistema, pero los movimientos son más suaves. El peligro que corremos con una red
neuronal es introducirle un patrón de comportamiento no adecuado pues estaríamos so-
bredimensionando (haciendo que se aprenda los caminos de memoria, lo cual para control
no interesa demasiado) o subdimensionando (no atendiendo lo sucientemente deprisa) a
la red, con lo que no aprendería bien lo que debe hacer y probablemente el sistema sería
inestable. Se podrían combinar estas 2 técnicas para evitar los problemas de uno y de otro
a través de un controlador neuroborroso. Si queremos que además de aprender, el sistema
evolucione, necesitamos de inclusión en parte de algoritmos genéticos, aunque para este ca-
so necesitaríamos más tiempo para encontrar una solución óptima, con lo que se podría ir
conmutando entre una técnica neuronal y un algoritmo genético utilizando primero uno y
luego el otro una vez se haya encontrado una solución optimizada del controlador anterior.
88 Introducción al diseño de microrrobots móviles

89. CAPÍTULO 2. SECTORES DE LA ROBÓTICA MÓVIL
2.3.2.4. Control
Telecontrol robótico (telerrobótica)
A la hora de implementar un sistema remoto, de las primeras decisiones que hay que
tomar es si el motor de cálculo va a estar situado en el servidor local (robot) o en el
usuario remoto (PC) en el función de la cantidad de datos que se tenga. Uno de los mé-
todos más comunes para este tipo de interconexiones es el uso de applets o de CGI's
(Common gateway interface). El servidor (robot), ante una petición de conexión, en caso
de que no esté ocupado con una anterior, generará 2 procesos: uno para comunicarse con
el robot, para indicar el camino que el cliente desea que siga y otro para el envío masivo
de datos (imágenes en la mayoría de los casos) hacia el cliente para supervisar el entorno.
Conviene que las comunicaciones no se limiten a eso, sino a que sea posible ejecutar otra
serie de comandos. Normalmente se usa java para este tipo de aplicaciones, al ser mul-
tiplataforma y poder hacer controles desde el navegador, como si de un sitio web se tratase.
Para salir del paso se puede utilizar una interfaz web sencillita, con mensajes http,
formateados en html para recepción en el navegador directamente, y envío de órdenes.
Para hacer un control más avanzado o un mejor procesado de los datos en el cliente
o un mejor envío de ordenes a ejecutar, lo que se hace es utilizar c++ (en el servidor
sobre todo),c#(menos en principio y sobre todo para el cliente) o java (+ COBRA
o directamente con applets para el cliente), pues, sobre todo estos 2 últimos están más
orientados a los servicios a través de web. El problema de estos 2 últimos es la necesidad
de máquina virtual, con todos los retardos que ello conlleva, con lo que la posibilidad de
hacer un control óptimo no es tan buena. Además todos los retardos en el sistema de
conexión, son factores que luego habría que tener en cuenta si el control en tiempo real
es importante en la aplicación.
Figura 2.74:
Pasos típicos a seguir para la implementación de un sistema de control remoto de un
robot:
a) El cliente solicita el applet al Server a través de la web correspondiente en http.
b) El cliente puede simular lo que quiera en su máquina.
Introducción al diseño de microrrobots móviles 89

90. Aplicaciones de Robots Móviles
c) Cuando se quiera conectar, invoca a la interfaz, y esta se encargará de establecer
contacto con el servidor. Una vez haya establecido contacto, el sistema se encarga de de-
volver imágenes y ejecutar el algoritmo que se ha transmitido al robot.
Normalmente para este tipo de robots de vigilancia, que no pueden conectarse a través
de un cable, lo que se usan son comunicaciones inalámbricas, en muchas de sus formas,
tanto de red tipo ethernet (wi) como red pública móvil o radiofrecuencia si las distancias
son ya muy grandes (GSM/GPRS/UMTS).
Autónomos
Con los algoritmos descritos antes, podemos hacer robots que posean la capacidad
de desenvolverse con libertad de movimiento a través de un entorno conocido. Quizá nos
faltaría por describir la capacidad de creación de mapas para que fuese completamente
autónomo y sin apenas necesidad de introducción de información por parte del exterior.
Normalmente cuando nos referimos a un robot autónomo, nos referimos a un robot que es
capaz de moverse solo, andar solo, sin necesidad de muchas ayudas, de manera inteligente.
Además podemos entender el concepto de autonomía de una manera más global, como
por ejemplo, dejarle la toma de decisiones a él sólo en caso de que se presente alguna
acción imprevista.
Mixtos
En este caso, en la mayoría de proyectos que se han realizado, se ha optado por este
sistema, en el que, hay algunos de los algoritmos de los robots autónomos que siguen
funcionando mientras el operador indica objetivos al robot para hacerlo navegar, etc.
2.3.3. Ejemplos de robots vigilantes
En este apartado veremos varios ejemplos ya realizados, algunos comerciales otros
diríamos casi de juguete, pero que también valen para este propósito. Veremos una des-
cripción de los mismos, además de señalar características comentadas anteriormente en
caso de que fuesen destacables.
2.3.3.1. MOSRO
Este es un ejemplo de robot vigilante, el cual ya ha sido probado en un entorno real,
pues ha sido uno de los robots vigilantes utilizados en el mundial de fútbol de Alemania
de este año. Este robot se presenta sobre una plataforma cilíndrica con una serie de ca-
racterísticas que pasamos a describir a continuación:
90 Introducción al diseño de microrrobots móviles

91. CAPÍTULO 2. SECTORES DE LA ROBÓTICA MÓVIL
Figura 2.75:
Sensores
- Detector de huellas dactilares: Este sensor se utilizará para identicar a la gente de
las instalaciones o contrastarlas con otras bases de datos y ver si puede entrar en determi-
nados sitios, si es trabajador del recinto (están registrados, o si es un enemigo potencial).
Los datos de las huellas están centralizados. Si la persona no se identica a tiempo después
de una serie de avisos, saltará la alarma.
- Cámara CCD: para la obtención de imágenes, detección de movimiento e intrusos.
Estas cámaras son de alta sensibilidad y tienen la posibilidad de visión nocturna.
- Ultrasonidos: Estos sensores tienen un alcance de 10 m y se usan para la navegación
del robot y para detectar objetos para su posterior evitación. La frecuencia que usan estos
sensores es de 49.9 KHz.
- Infrarrojos pasivos: utilizados para la detección de movimiento, pues reaccionan con
la emisión de calor de los cuerpos en movimiento. Los sensores que lleva este robot con-
cretamente tienen un alcance de 14 m y a partir de varios de estos distribuidos en sus
laterales, puede abarcar los 360
o
.
- Radar: Este sensor se utiliza para la detección de movimiento. Distingue entre falsas
alarmas y la detección de intrusos correcta.
- Infrarrojos: Son también usados como ayuda a la navegación. Están situados en el
parachoques inferior estratégicamente para evitar obstáculos, anticiparse y frenar a tiem-
po.
- Gases y otros: En este robot se integran uno o varios sensores para detectar gases
nocivos o peligrosos, productos químicos peligrosos o incluso un detector de radiactividad.
Gracias a este tipo de sensores, a parte de para detectar substancias peligrosas que atenten
Introducción al diseño de microrrobots móviles 91

92. Aplicaciones de Robots Móviles
contra la vida de la gente, podemos usarlo es como detección de fugas u otro tipo de tareas
similares en industria.
Comunicaciones
- Wi: Este sistema lo utilizamos para tener todos los robots funcionando en una
WLAN para poder ordenarles en conjunto ir a una determinada zona, asignara a cada
uno una misión independientemente, reprogramarlos. Además los podemos utilizar para la
transferencia de datos desde sus sensores, como por ejemplo el de huellas dactilares para
transmitir los datos de esa huella, consultar con la base de datos de personal y enviar
la conrmación al robot. También se utiliza este tipo de comunicaciones para realizar la
supervisión del trabajo de estos robots, dando indicaciones.
Interfaz humana
- Altavoz: Es utilizado como interfaz de comunicación con el hombre a través de sín-
tesis de voz. Además, para este tipo de comunicación, se puede seleccionar el idioma y el
volumen de la conversación a partir de un menú.
- Micrófono: Este elemento es opcional en estos robots y para lo que se usa es para
permitir la comunicación bidireccional entre la persona que está frente al robot y el vigi-
lante que se encuentra en el puesto de control.
Sirena y luz de advertencia: si hay un extraño hará saltar la luz de emergencia y se
requerirá la identicación. Si la identicación no ha tenido éxito se hará soltar la alarma.
Aplicaciones
Seguridad y vigilancia en centros de procesamiento de información, en eventos depor-
tivos, en lugares públicos (sirviendo además posiblemente como guía en museos, galerías,
de arte, centros comerciales..), en naves, almacenes, ocinas, etc.
Puede servir además como avanzadilla en caso de situaciones peligrosas para los vigi-
lantes, detector de fuego y compañero de ronda de vigilantes humanos (por su capacidad
de enviar vídeo desde casi cualquier sitio, por detección de gases nocivos..)
Peso y dimensiones
Este robot mide 116 cm de alto, 30 de ancho (y de largo) y pesa 25 kg.
2.3.3.2. OFRO
Este es el otro de los dos tipos de robots vigilantes (de la misma empresa que el an-
terior) que han estado vigilando en el mundial. Este robot móvil está especializado en la
vigilancia al aire libre.
92 Introducción al diseño de microrrobots móviles

93. CAPÍTULO 2. SECTORES DE LA ROBÓTICA MÓVIL
Los sensores van integrados en su cabeza. Tiene una cámara, una termocámara, dos
sensores de ultrasonidos.
Sus comunicaciones dieren ligeramente de su hermano pues este robot tiene además
la posibilidad de conexión con redes GSM/GPRS/UMTS, además de la WLAN. Además,
para su mejor movilidad en entornos grandes, usa DGPS como receptor de datos de
corrección EPS.
Figura 2.76:
Las posibles aplicaciones de este robot son: seguridad en puertos, instalaciones depor-
tivas, estadios, asentamientos militares, fronteras, aeropuertos, tanques y silos.
En cuanto a la navegación, OFRO se mueve de manera autónoma, con una velocidad
máxima de 7.2 km/h, con una duración de batería de 12 horas. Para terminar de adap-
tarlo a las condiciones exteriores, se le ha provisto de una carcasa a prueba de golpes,
protección contra temperaturas extremas y tracción sobre oruga, en vez de sobre ruedas,
para mejor agarre en terrenos irregulares.
Sus dimensiones son 112 cm de largo, 70 de ancho y 140 cm de alto y pesa 75kg.
Entre sus ventajas, se encuentra el poder ofrecer seguridad al aire libre. Además el
sistema sensorial no se ve apenas afectado por las condiciones del entorno. La navegación
es autónoma, por tanto es más exible y por último, podemos ahorrarnos una buena parte
de una instalación de seguridad.
De este robot existe una ampliación más especializada en defensa, equipada con de-
tectores de gases tóxicos que lo hacen indicado para la vigilancia y defensa de fábricas de
productos químicos, accidentes de transporte de mercancías peligrosas, etc. Además, con
la termocámara puede reconocer fuentes de calor, lo cual podemos usar para detección
intrusos más able. Esta versión puede ser telecontrolada con un portátil o una PDA para
mejorar su respuesta en casos de peligro e incluso ayudar a salvar vidas (sirviendo de guía
en una situación peligrosa en la que gente se vea atrapada, por ejemplo).
Introducción al diseño de microrrobots móviles 93

94. Aplicaciones de Robots Móviles
2.3.3.3. ASEDRO
Este robot es otro ejemplo de la misma empresa que fabricó los dos anteriores.
Posee un cabezal con tres grados de libertad de movimiento. En él van integrados tres
sensores: una cámara óptica de gran angular, una cámara térmica para poder conducir
el robot en ausencia de luz y un sensor de distancias. Se puede cambiar por un módulo
especíco para la modalidad Scout, en el que lleva dos cámaras para visión binocular.
Figura 2.77:
Utiliza cámaras adicionales para mejorar la navegación del robot y un array de leds
blancos de gran potencia para utilizarlos cuando la luminosidad no es suciente.
Aspectos comunes de las distintas variantes existentes son: posibilidad de navegación
autónoma o estar telecontrolado, su velocidad máxima son 10 km/h, la tracción es tipo
oruga con lo que le da la posibilidad de subir escaleras con cierta facilidad, y además
puede aprender lo que ha de hacer o el terreno en el que ha de trabajar. Las baterías son
de 24V, capaces de suministrar 27Ah con una duración de 4 horas cuando está realizando
operaciones mixtas. El rango máximo de temperaturas de trabajo es de -20
o
C a 50
o
C. Sus
dimensiones son 40x 60 cm y altura variable dependiendo de si le ponemos el brazo o no
y también del modelo concreto que utilicemos. Pesa 45 kg.
De este robot se dan tres variantes especializadas en distintos aspectos:
Scout: esta variante se especializa en reconocimiento de espacios e interacción por
ejemplo en casos de secuestro.
EOD: Este robot está indicado para utilización por parte de las fuerzas especiales,
al poder desactivar objetos sospechosos. Además puede generar imágenes tridimen-
sionales basándose en la información que recoge de sus sensores. Se le puede añadir
incluso un brazo robótico para convertirse en un robot manipulador de objetos.
NBQ: Se utiliza como asistente para las fuerzas de seguridad o industrias varias
para ver el nivel de contaminación en una zona por sustancias nucleares, biológicas
o químicas.
94 Introducción al diseño de microrrobots móviles

95. CAPÍTULO 2. SECTORES DE LA ROBÓTICA MÓVIL
2.3.3.4. AUG-V8
Este robot también ha sido desarrollado por la empresa que desarrolló a MOSRO,
OFRO Y ASEDRO.
Figura 2.78:
En este caso, el robot es robusto y grande, pensado para misiones de vigilancia y
patrulla en terrenos difíciles y hostiles. El control del robot es mixto, pues puede haber
situaciones en las que no pueda reaccionar bien y por tanto necesitar supervisión.
Puede proteger a soldados mientras éstos están haciendo su misión. Pueden recorrer
trayectorias preprogramadas para explorar el terreno, reconocer enemigos, etc.
2.3.3.5. Vigilante
Este robot es un helicóptero, que puede despegar y aterrizar en vertical, totalmente
autónomo con posibilidad de telecontrol. Este robot está dentro de los UAV (como se ve
en la parte de robots militares) basado en el Ultrasprot 496 deportivo.
Figura 2.79:
Puede transportar fácilmente varios tipos de carga (que varía según el modelo), tam-
bién puede transportar a personas. Es capaz de alcanzar velocidades altas, y altitudes
elevadas, también según el modelo.
2.3.3.6. Rotundus
Robot esférico de vigilancia, el cuál funciona como se ha explicado antes en el apartado
de plataformas. Las características especiales que tiene este robot para realizar su trabajo
en entornos difíciles son: las partes del robot no están expuestas para ser atacadas, pues
están protegidas por la propia esfera, que contiene a todo el robot. Las velocidades son
superiores a 10 km/h y consume poca energía. Por último se adapta a muchos tipos de
terreno.
Introducción al diseño de microrrobots móviles 95

96. Aplicaciones de Robots Móviles
Figura 2.80:
En este caso, el control del robot es mixto, con lo que se puede hacer una vigilancia
automatizada o supervisada.
Figura 2.81:
Este robot es especialmente indicado para vigilancia y supervisión en entornos peli-
grosos.
2.3.3.7. Robot sur coreano de defensa
Ofrece vigilancia, seguimiento, ataque y reconocimiento de voz. El reconocimiento de
voz lo utiliza para procesar la respuesta a la pregunta: ¾quién está ahí? si no contesta a
tiempo correctamente e introduce unos códigos, podrá optar por hacer sonar una alarma,
disparar pelotas de goma o usar una de sus K-3.
Un video demostrativo puede encontrarse en esta url:
http://www.youtube.com/watch?v=pMkV8E2re9U
2.3.3.8. SRV-1
Este robot, en realidad es un kit de montaje de un robot al que se le incorpora una
cámara además de venir con un programa java para telecontrolarlo y poder vigilar entor-
nos, grabar vídeos en .avi, detectar movimientos, etc.
96 Introducción al diseño de microrrobots móviles

97. CAPÍTULO 2. SECTORES DE LA ROBÓTICA MÓVIL
Figura 2.82:
2.3.4. Proyectos en desarrollo
En esta sección daremos una visión global de los distintos proyectos ya desarrollados o
todavía activos del centro de San Diego, perteneciente a la marina de los Estados Unidos.
El esquema principal, para guiarnos en los distintos proyectos es el siguiente:
Figura 2.83:
2.3.4.1. MDARS (Mobile detection assessment and response system)
Mobile detection assessment and response system. (Sistema de detección evaluación y
respuesta móvil).
Introducción al diseño de microrrobots móviles 97

98. Aplicaciones de Robots Móviles
Es un proyecto de la marina de EE.UU. para hacer un sistema de detección y de in-
ventario de objetos automático para ser usado en diferentes entornos. Empezó en 1989 y
de momento sigue en desarrollo. El objetivo es proveer a diferentes plataformas móviles de
sistemas capaces de hacer tareas de vigilancia de áreas o depósitos o almacenes. Además
serán capaces de detectar situaciones tales como fuego, inundación, intrusos, y detectar
el estado de determinadas cosas a través de radiofrecuencia.
La estructuración completa de las 2 variantes (exterior e interior) y la fusión en un
único sistema de control y vigilancia la describimos a continuación:
Arquitectura de centralización de múltiples robotsNavegaciónDetección de intrusosSistema de revisión de inventario
Figura 2.84: Diagrama de bloques de integración de varias plataformas
98 Introducción al diseño de microrrobots móviles

99. CAPÍTULO 2. SECTORES DE LA ROBÓTICA MÓVIL
Figura 2.85: Diagrama de bloques de vigilancia de objetos
2.3.4.2. MDARS-E (MDARS-Exterior)
Este sistema tiene características similares a MDARS (de hecho es una extensión), pe-
ro además incluye algunas particularidades de diseño especícas para entornos exteriores.
A continuación se describen algunas de las características especícas de este sistema.
Sistema de navegación:
GPS diferencialGiroscopioEncoders en las ruedasMarcadores jos (balizas)Implementación (con diagrama de bloques para transparencias)
Figura 2.86: Esquema de funcionamiento e integración del sistema de navegación
Introducción al diseño de microrrobots móviles 99

100. Aplicaciones de Robots Móviles
Sistema para esquivar obstáculos:
RadarLáserUltrasonidosVisión estéreo (esquema)Fusión de los sistemas (esquema)
Figura 2.87: Esquema principal del sistema de evitación de obstáculos
Sistema de seguridad:
Detección de intrusos basado en visiónDetección de intrusos basado en radarFusión de los sistemas de detección de intrusos
Control: telecontrolado o autónomo total.
2.3.4.3. MDARS-I (MDARS-Interior)
Especicación de MDARS para entornos como los depósitos. Para situarse utiliza sobre
todo el sonar, el cual se adapta muy bien para entornos de ocina. Este sistema también
se basa en los encoders de las ruedas, pero para corregir los errores de posicionamiento de
este sistema utiliza los demás sistemas combinados con un sistema borroso. Para conseguir
esto, varios de estos sistemas funcionan en paralelo dando una determinada corrección.
El sistema que mejor corrección da es el que se aplica, y si hay varios sistemas que creen
que van a dar una corrección buena, pasan a un árbitro que decidirá cuál de los sistemas
100 Introducción al diseño de microrrobots móviles

101. CAPÍTULO 2. SECTORES DE LA ROBÓTICA MÓVIL
es el que se aplica para la corrección de la posición.
Reconoce los obstáculos creándose un mapa bidimensional y después ltrando ese ma-
pa para obtener las líneas que denen el contorno, sabe ante qué tipo de obstáculo está.
Para mejorar el sistema de posicionamiento se monta un sistema láser que se combina
con el resto de sensores (sobre todo sonar) para corregir la posición actual con mejor
precisión.
Además se introduce un sistema que permite que con menos esfuerzo por parte de la
máquina hacer lo mismo (SUM: System Uncertainty Modeling), e incluso funciona mejor
no solo al ir por trayectorias rectas, sino al trazar curvas.
Para detección de intrusos se usan los siguientes sensores: infrarrojos pasivos, ultra-
sonidos, micrófonos, de microondas y detectores de movimiento por video. Menos el de
video, el resto de sensores están dispuestos de manera que cubren los 360
o
.
También tiene un sistema de control de inventario, que está siendo actualmente mejo-
rado al mejorar el hardware que se está metiendo para el control de los robots.
2.3.4.4. Robart III
Es una demostración de lo que se puede hacer con una plataforma de seguridad no
letal, con posibilidad de control remoto. Desarrollado en el NRaD (Centro de comandos
y comunicaciones de la marina en San Diego). Mientras está siendo telecontrolado sigue
manteniendo los sensores de proximidad activos para prevenir choques.
Puede llevar incorporado un sistema que lanza dardos como armamento y un láser
rojo visible para apuntar (junto con una cámara que lleva incorporada) cuando se está en
modo teledirigido.
La evolución de ROBOART III son una serie de robots mucho más modernos con los
que investigan distintos aspectos de navegación y localización según la siguiente gura:
Introducción al diseño de microrrobots móviles 101

102. Aplicaciones de Robots Móviles
Figura 2.88: Evolución de ROBART III
Los robots que derivan de ROBOART III ya son más orientados a lo militar, con lo
que no los incluimos en esta sección. Algunos de ellos ya han estado funcionando en las
guerras en Afganistán e Irak.
2.3.4.5. AMGSSS (Air Mobile Ground Surveillance and Security System)
Estrategia de desarrollo de robots del centro de sistemas de San Diego que tendrán la
cualidad de vigilar el terreno desde el aire. La capacidad de volar les dará mayor movilidad
que a otra serie de vehículos sobre los que se pueda embarcar la plataforma de seguri-
dad. Por el momento, lo que se está desarrollando en este aspecto es la parte sensorial.
Se están empleando componentes de PDA's (embedded PC components), con su corres-
pondiente software. La transferencia de datos entre dispositivos se hace mediante redes
TCP/IP basadas en ethernet (por cable o también a través de radiofrecuencias especiales).
Cada dispositivo sensor o de control de esta arquitectura sigue un esquema de cone-
xión como la gura 2 de la página web arriba indicada.
Las ventajas de usar TCP/IP y Ethernet para la conexión de los subsistemas son las
siguientes:
Desarrollo paralelo y distribuido (los centros en este caso están muy separados físi-
camente, con lo que se necesita hacer el desarrollo a distancia.
Una vez que se implemente todo, las actualizaciones de software se harán vía Inter-
net, cada uno independientemente y estén donde estén estos subsistemas.102 Introducción al diseño de microrrobots móviles

103. CAPÍTULO 2. SECTORES DE LA ROBÓTICA MÓVIL
Facilidad para demostraciones.Facilidad para el testeo y vericación y modicación en el acto.Facilidad para expansión sustitución
El robot mandaría una serie de señales para proveer al centro de control de imágenes
y datos para posteriormente analizarlos. El programa que se encarga de esto, tiene varias
vistas: vista de estado, vista geográca (localiza él, dónde está dado un mapa), vista de
situación, y una ventana especíca para la introducción de comandos y devolución de
respuestas a esos comandos (fotos de estas vistas en la página). Estas vistas están dentro
del programa de control.
2.3.4.6. MSSMP (AMGSSS de área extensa)
Especicación de AMGSSS para vigilancia de áreas extensas en misiones, entre las
cuales podría estar el control y protección de tropas, seguridad táctica, soporte para ope-
raciones de primera línea, ampliación de cobertura en comunicaciones, detección y control
de minas u otros obstáculos, de zonas contaminadas, etc.
El proyecto consta de robots aéreos móviles con sensores remotos y una estación base.
Los sensores pueden ser independientes (para liberarse en una zona y que vayan pa-
trullando por allí) estar incluidos en una plataforma aérea.
Uno de los portadores móviles de esos sensores es Sikorsky Cypher, el cual es un dispo-
sitivo reducido que tiene un rotor aplicado a unas hélices que le permite despegar y volar
hacia donde se desee (alcance superior a 10 Km desde la estación base). En él tenemos
3 sensores: una cámara de video óptica, una cámara de infrarrojos y un detector láser.
Opcionalmente también puede llevar un sensor acústico.
Para evitar las transmisiones por radio, el proceso de las señales captadas por los sen-
sores se hace en el centro de control. Se puede enviar para detectar, identicar y localizar
objetivos. La respuesta a estos eventos puede ser una simple alerta al operador o una
transferencia de los datos captados por los sensores.
La comunicación entre estos dispositivos está basada en una red Ethernet TCP/IP
por radio.
2.3.4.7. MRHA (Multiple Resource Host Architecture)
Combinación de los anteriores sistemas MDARS y modicación para el cambio de la
supervisión. Aplicaciones comunes, comunicaciones entre los robots, etc.
Da una serie de especicaciones de aplicaciones comunes, comunicaciones entre los
robots y entre los robots y el supervisor, etc.
Introducción al diseño de microrrobots móviles 103

104. Aplicaciones de Robots Móviles
Dentro del apartado de comunicaciones, especica una torre de protocolos tipo OSI
para este tipo de sistemas.
Aplicaciónprograma especíco ADA/CPresentaciónAPI de red MRHASesiónAPI de red MRHATransporteSPXRedIPXEnlaceNICFísicoEthernet
Además da especicaciones para los robots derivados de MDARS-I.
2.3.4.8. DSSN (Distributed Surveillance Sensor Network)
El objetivo de este proyecto es la creación de una serie de vehículos submarinos apli-
cados a la vigilancia. Para ello se ha de desarrollar una red de sensores submarinos,
conectividad entre los robots y la una posible estación bajo el mar. En esta estación se
haría la carga de baterías o combustible, se transmitirían nuevos comandos o misiones
a realizar por el robot, o se almacenarían para posterior uso. Los datos recogidos por
los sensores serán posteriormente descargados en los vehículos (algunos guiados por bra
óptica) para luego ser llevados a la estación central para su proceso y análisis y posterior-
mente se le darían las nuevas instrucciones de vigilancia a través de ese cable de bra.
La idea básica de desplegar un conjunto de sensores en el océano fue del MIT (ver
AOSN). Sensores distribuidos, con gran movilidad y adaptativos montados en vehículos
submarinos es una idea inicialmente propuesta para la investigación del suelo submarino,
pero que puede extenderse para la vigilancia de este espacio, por tanto para detectar po-
sibles intrusos, armas, misiles, etc.
Uno de los problemas que nos encontrábamos era la transmisión de datos por el mar.
La topología marina puede estar llena de obstáculos, con lo que se producen múltiples
reexiones de la onda que intereren entre sí, degradando la comunicación. Una solución
para esto ha sido utilizar DSP's para el procesado de la señal correspondiente e intentar
tener una comunicación suciente con la central de datos o con el vehículo que hace de
intermediario. Según han ido mejorando los DSP's la tasa de transferencia ha podido ir
subiendo, e incluso gracias a esa capacidad de proceso, se ha podido incluso tratar en
parte la información procedente de esos sensores antes de enviarla. Con esto, conseguimos
tener una red de sensores que pueden funcionar como un radar gigante, detectores de
minas y submarinos.
Dentro de este proyecto, tenemos un vehículo (Odyssey) diseñado por el MIT para
trabajar a grandes profundidades. Contiene un programa de control para comunicarse
con el exterior y con los sensores que contiene. Las comunicaciones del vehículo con los
sensores son digitales y se hacen de forma acústica a la profundidad de trabajo. Puede
104 Introducción al diseño de microrrobots móviles

105. CAPÍTULO 2. SECTORES DE LA ROBÓTICA MÓVIL
operar en muchos tipos de océano, incluyendo el ártico.
Demostración de funcionamiento del sistema:
Figura 2.89:
2.3.4.9. USV (Unmanned Surface Vehicule)
Está basado en el Challenger 2000 (una lancha autónoma del ejército americano). Se
pretende usar para protección de las fuerzas, vigilancia, detección de minas (de supercie
y anti-submarino), operaciones en ríos y operaciones de fuerzas especiales.
Tiene receptores en el casco para proporcionar control remoto y actuar sobre la direc-
ción y la aceleración. Batería de 140A, 24 V de larga duración para el sistema auxiliar
del barco. Comunicación Ethernet 10/100BT entre recintos. La cámara, antenas y demás
equipo de sensores se ha elevado para captar mejor el entorno. Entre el conjunto de sen-
sores destaca una cámara perfectamente estabilizada hacia el horizonte, 2 cámaras sony
de gran resolución, sensores de orientación, un receptor gps. Se puede indicar posiciones
determinadas y hacer que el robot siga el camino solo. Se puede pausar en cualquier mo-
mento para reanudar o parar del todo el seguimiento del camino.
Mientras se sigue el camino, el sistema de esquivar obstáculos está funcionando. Estos
avances se han implementado también sobre este tipo de robots montados sobre lanchas.
2.4. Aplicaciones militares
2.4.1. Introducción
Desde las primeras civilizaciones la guerra ha sido una aspecto muy presente en la so-
ciedad, desde la conquista de gran parte de Europa por parte de los Romanos, pasando por
las cruzadas de Occidente por lograr el control de las tierras santas hasta las guerras na-
poleónicas y muchas otras, la historia del hombre siempre ha ido de la mano con la guerra.
Introducción al diseño de microrrobots móviles 105

106. Aplicaciones de Robots Móviles
Pero a principios del siglo XX, donde curiosamente se iban a producir las peores gue-
rras de toda la historia, se cambio el concepto en cuanto a lo que era la base de las
máquinas de guerra hasta entonces, lainfantería.
La infantería era y sigue siendo en parte, un elemento un gran elemento a tener en
cuenta para ganar una guerra. La infantería siempre esta en primera línea, luchando en
muchos casos cuerpo a cuerpo, es la fuerza de choque directo contra el enemigo, puede
luchar en todo tipo de terrenos y en grupos muy pequeños haciendo escaramuzas (como
el ejercito español durante la ocupación napoleónica) o en grandísimos ejércitos en campo
abierto, como la infantería inglesa durante los siglos XVII, XVIII y XIX.
Al estar siempre en la primera línea de fuego, la infantería siempre ha sufrido todo tipo
de desgracias y la mayor parte de las bajas (ya sean muertes, heridos o desaparecidos) de
los ejércitos.
Pero a principios del siglo XX, da idea acerca del soldado de infantería cambio radi-
calmente, y se le dejo de tratar como si fuese una arma más, y empezaron a darse cuenta
que la gran cantidad de bajas en la infantería se podían reducir con medidas como es el
uso de cascos de metal en vez de tela, la inclusión de médicos en la línea del frente y
otras medidas, hicieron que se salvaran muchas vidas en todas las ramas de los ejércitos,
pero en especial en la infantería, se cambio radicalmente la idea de que el soldado era una
herramienta más y se empezó a valorar su vida como importante, no como en el pasado
que eran considerados auténtica 'carne de cañón'.
Esta idea de la importancia de no perder de vidas durante el combate y poder recu-
perar soldados para tras curarlos poder volver a la batalla, ha ido imponiéndose durante
todas las guerras del siglo XX, además de por ética y moral, por el decremento en el gasto
militar si se un soldado se puede reincorporar. Alcanzo el nivel actual donde la guerra de
Vietnam, donde el salvar a un soldado herido se convirtió en una máxima para el ejército,
y se hacían todo tipo de esfuerzos por lograrlo.
Actualmente, la infantería ya no la forman miles de persona y la idea de esta es otra,
no es una fuerza bruta de choque, que acaba con el enemigo por la fuerza de su ataque;
actualmente se trata de grupos relativamente pequeños, cuyo objetivo es acabar con ob-
jetivos muy especícos y sin sufrir bajas de ningún tipo, aún así al estar en las primeras
posiciones de la batalla o en misiones en territorio enemigo, es inevitable que existan
muchas bajas en estos cuerpos.
Por ello, los grandes ejércitos, desde la Segunda Guerra Mundial hasta ahora, se han
interesado en conseguir máquinas que fuesen capaces de hacer las mismas tareas que un
soldado de la primera la de fuego; ya que si se consiguiese, se ahorraría mucho dinero
además de evitar la perdida de muchas vidas.
Los militares no solo se han interesado en máquinas o robots soldado que hagan el tra-
106 Introducción al diseño de microrrobots móviles

107. CAPÍTULO 2. SECTORES DE LA ROBÓTICA MÓVIL
bajo de la infantería o de otras tropas, si no en todo tipo de tareas en las que los soldados
que las realizan estuviesen en gran peligro; como es por ejemplo el espionaje desde el aire,
durante la Primera y Segunda Guerra Mundial, miles de pilotos que se dedicaban a la
observación de las líneas enemigas perdieron sus vidas mientras realizaban estas misiones.
Al igual que ocurre con otras tareas como son la desactivación de minas o de bombas, en
las que el más mínimo fallo puede hacer perder la vida al encargado de esa tarea.
Al sector militar esta muy interesado en la robótica, porque conseguir grandes avances
en ello, repercutiría en un gran ahorro; tanto económicamente ya que el mantenimiento
de un ejército de robots sería mucho mejor que el de un ejército de personas, como un
gran ahorro en vidas.
2.4.2. Historia del uso de robots en el ejercito
Los primeros robots llegan al campo de batalla durante la Segunda Guerra Mundial,
cuando el ejercito alemán saca a la luz a `Goliat', una de sus extrañas armas secretas,
se trata de un pequeño vehículo de un metro y medio de largo y unos 350 Kg. de peso,
movido por orugas (su diseño es muy similar a un tanque), que era capaz de cargar de
unos 60 Kg. de TNT.
El objetivo del Goliat era atacar nidos de ametralladora o pequeñas forticaciones
haciendo estallar su contenido una vez estuviese pegado a ellos, es decir, se inmolaba.
Podríamos denir el Goliat como una mina móvil.
El Goliat se controlaba mediante control remoto, que transmitía las instrucciones me-
diante un cable, por lo tanto la distancia máxima de uso era de entre 600 y 1500 m. (la
longitud del cable). El Goliat en sus primeras versiones solamente contaba con un motor
eléctrico alimentado mediante unas potentes baterías, pero el rendimiento de estas no
fue el esperado, así que se le introdujo un motor de gasolina, que le permitía recorrer la
distancia hasta la línea del frente por si mismo, sin tener que ser transportado, y cuando
iba a producirse su ataque hacía uso del motor eléctrico.
Sin embargo, se empezaron a hacer mejoras en el diseño del Goliat, sobretodo en cuan-
to a su estructura, para que ocupando lo mismo, cupiesen unas baterías más potentes y
un sistema de tracción mejorado. Con esto y una capa de blindaje adicional, empezaron
a construirlo en serie durante una temporada. En 1944 se habían fabricado casi 3000 uni-
dades.
Más tarde se introdujeron nuevas mejoras. La más importante fue la sustitución del
motor eléctrico por uno de combustión, teniendo que llevar así un depósito de gasolina
que disponía de 6 litros. Con estos cambios se incrementó un poco el tamaño del GOLIAT,
así que elevaron la carga de explosivos a 70 Kg. y en otro modelo hasta los 100 Kg. La
velocidad también aumento un poco.
Su mejorado sistema de tracción le permitía sortear zanjas de hasta 1 metro, y subir
Introducción al diseño de microrrobots móviles 107

108. Aplicaciones de Robots Móviles
pendientes de 70
o
.
De este último modelo se llegaron a construir 5000 unidades, ya que el precio de su
motor de combustión era mucho menor que el antiguo motor eléctrico.
El Goliat no fue un gran éxito, debido a su gran coste y a la distancia de uso tan
limitada que poseía.
Figura 2.90: Detalle de un Goliat (modelo SdKfz 302) que se ha podido conservarFigura 2.91:
Aquí se puede observar la trampillas de los explosivos (la que esta abierta) y la salida
del cable (por delante de la imagen)
A partir de estos robots, se fueron haciendo nuevas ideas de robots militares, que se
fueron desarrollando paralelamente al sistema de guerra que había en cada caso.
108 Introducción al diseño de microrrobots móviles

109. CAPÍTULO 2. SECTORES DE LA ROBÓTICA MÓVIL
Así llegaron las primeras aeronaves no tripuladas en la década de los 80, que fueron
usadas para exploración y detección de blancos. Estas naves eran muy lentas al principio,
ya que su misión de adquisición de blancos la desarrollaban una vez habían aterrizado,
mientras que mientras volaban no hacían más que transportarse y explorar. Pero a partir
de los años 90 se fue mejorando y se les dotó de un sistema de reconocimiento de blancos
desde el aire, siendo así mucho más efectivo que el anterior.
Estos robots han sido usados recientemente, por ejemplo en la guerra de Irak, (se
usaron unos 50) donde tuvieron un gran éxito. Con lo cual, este tipo de robots tiene un
gran futuro, ya que controlando bien la posición de la nave, y los blancos que se quieren,
se pueden preparar proyectos de aeronaves no tripuladas y armadas, para combatir sin
daños humanos.
El Global Hawk, uno de los últimos aviones diseñados de esta clase, que se usó por
primera vez en el 2001, tiene una autonomía de 24 horas, ya que casi todo su peso se
debe a el combustible que lleva. Vuela a una altura superior a los 45000 pies, y tiene una
velocidad de 200 km/h.
Ingenieros de toda Europa, están unidos para diseñar conjuntamente proyectos de
UCAV (Unmanned Combat Air Vehicle), que ya han visto la luz por ejemplo en aviones
como el Dassault nEUROn, que hizo una demostración en Febrero del 2006.
2.4.3. Relación con otras industrias
Desde los primeros ordenadores, que se utilizaron en la Segunda Guerra Mundial para
calcular correctamente las coordenadas de disparo de la artillería o para romper las claves
de encriptación de los mensajes enemigos, pasando por la creación de Internet y otros
tantos grandes avances tecnológicos han sido desarrollados por ambientes militares. En
los primeros años estas tecnologías suelen ser secretas o de acceso reservado, y de uso
exclusivo militar, pero con el tiempo si realmente puede ser interesante para el público
general, suelen convertirse en tecnología civil.
Y en el caso de la robótica no iba a ser una excepción, ya que el uso de robots que
en principio estaban pensados como de uso militar, pueden ser de gran ayuda en tareas
como la vigilancia, la ayuda a ingenieros de campo y algunos otros.
2.4.4. Aplicaciones militares
2.4.4.1. Tipos de robots militares
Podríamos denir varias categorías dentro de los robots de uso militar, dependiendo
del tipo de actividad para la cual están diseñados:
2.4.4.1.1. Robots soldadoLa principal misión de estos robots es actuar tal y como
lo haría un soldado, atacando o defendiéndose del enemigo mediante el uso de munición
Introducción al diseño de microrrobots móviles 109

110. Aplicaciones de Robots Móviles
letal, aunque podrían ser adaptados para trabajar en la vigilancia mediante la utilización
de munición no letal.
Estos robots pueden ir equipados con todo tipo de armas, desde fusiles de asalto M16
hasta lanzagranadas o cañones Gatling, lo cual les otorga un gran potencial destructivo.
Los robots que se dedican a este tipo de tareas, todavía tienen una autonomía muy
limitada, y suelen estar controlados por dispositivos externos que manejan soldados o
ingenieros militares, ya que todavía no se han conseguido técnicas realmente efectivas en
la detección de intrusos y podría haber muchos problemas si el robot tuviese autonomía
propia para matar y destruir, aún queda mucho para que llegue ese día y quizás no debería
llegar nunca.
Los robots soldado empezaron han empezado a utilizarse ocialmente en la II Guerra
del Golfo, por el ejercito americano para intentar acabar con la insurgencia iraquí.
Figura 2.92: Robot Soldado TALON, equipado con un cañón de M16
2.4.4.1.2. Robots de reconocimiento aéreoEste tipo de robots están realmente
desarrollados, por ello hemos decidido separarlos en una categoría aparte, además desde
hace poco tiempo, se les ha esta empezando a dar un nuevo uso además del de informar
de la situación del enemigo, poco a poco se están convirtiendo en soldados aéreos, ya que
en modelos como en el Predator, se les ha incorporado todo tipo de armamento.
Suelen tener mucha autonomía, ya que pueden aguantar 24 horas volando y realizando
su misión sin problemas. El objetivo principal para el cual fueron construidos en un
principio era tomar fotografías aéreas de sitios en los cuales un vuelo de reconocimiento
tripulado podría ser peligroso por los posibles ataques desde tierra o identicar posiciones
de tropas.
Este tipo de robots empezó a usarse de forma efectiva durante la guerra de Afganistán,
aunque su uso más básico se remite al año 1995, durante la guerra de los Balcanes.
110 Introducción al diseño de microrrobots móviles

111. CAPÍTULO 2. SECTORES DE LA ROBÓTICA MÓVIL
Figura 2.93: Predator en vuelo durante un vuelo
2.4.4.1.3. Robots explorador o reconocimiento terrestreEste tipo de robots se
podrían catalogar como una ayuda a la infantería, ya que son utilizados por los soldados
para conocer la situación del terreno antes de avanzar, su uso es bastante puntual y por
ahora solo tienen funciones de reconocimiento (no como los aéreos).
No es un robot autónomo completo, ya que normalmente suelen ser controlados por
soldados, pero se esta avanzando bastante en este aspecto y futuros proyectos ya son
prácticamente autónomos.
Las tareas básicas de este tipo de robots suele ser el enviarlos a una determinada a
zona a comprobar si es seguro; y la comprobación puede ir desde mediante un sensor de
calor o infrarrojos detectar que no exista ningún enemigo o informar si la zona esta libre
de radioactividad, la existencia de agentes biológicos o cualquier cosa, ya que este tipo de
robots suele ser muy congurable con todo tipo de sensores y medidores, que pueden po-
nerse o quitarse en muy poco tiempo, por lo tanto podríamos destacar su gran versatilidad.
Los robots explorador han dejado de ser un proyecto de laboratorio, para empezar a
utilizarse durante la guerra de Afganistán y la II Guerra del Golfo por el ejército ameri-
cano y del Reino Unido.
Un robot de este tipo es el Dragon Runner, desarrollado con materiales y componentes
de la empresa Automatika, aptos para el uso militar.
Este robot está especialmente diseñado para rodar en múltiples terrenos dicultosos.
Puede subir y bajar escaleras, o bajar de un vehículo que viaje a 70 km/h. También tie-
ne una gran habilidad que le da una gran ventaja, pues cuando se vuelca, puede seguir
moviéndose ya que sus ruedas sobresalen por todos los lados más que la carrocería. Y
siempre sabe en que posición está.
Introducción al diseño de microrrobots móviles 111

112. Aplicaciones de Robots Móviles
Figura 2.94: Dragon Runner. Diseño compacto y resistenteFigura 2.95: Robot reconocedor de terreno de Irobot, otra empresa especialistaFigura 2.96: El robot Marv, de la empresa Mesa-Robots
2.4.4.1.4. Robots de desminado o desactivación de explosivosEste tipo se po-
dría haber considerado una categoría dentro de la ayuda a la ingeniero que analizara en
112 Introducción al diseño de microrrobots móviles

113. CAPÍTULO 2. SECTORES DE LA ROBÓTICA MÓVIL
el próximo punto; pero por su ayuda en funciones de antiterrorismo y limpieza de minas
en países que se están reconstruyendo tras una guerra, se ha decidido crear una categoría
para ello.
Este tipo de robots siempre suele tener el mismo aspecto, una estructura móvil me-
diante ruedas o oruga, equipado con una o dos cámaras de video para que el especialista
que lo controla pueda ver correctamente lo que esta haciendo, y luego dependiendo de los
modelos, una pinza o varias, que le permiten quitar carcasas de los artefactos explosivos,
cortar cables, y todas las funciones que sean necesarias para desactivar la bomba o mina.
Los grupos especiales de muchos países ya utilizan desde hace tiempo este tipo de
robots, en el caso de España, el grupo de Tedax lo ha utilizado en varias ocasiones y cara
al público, en la desactivación de bombas colocadas en aparcamientos o espacios más o
menos abiertos. Hay que valorar mucho la función que hacen estos robots, ya que si algo
sale mal, lamentablemente se destruyen, pero permiten salvar vidas de especialistas en
desactivación que costaría mucho sustituir. También es muy importante la labor que rea-
lizan este tipo de robots en muchos países de África o la zona de los Balcanes en misiones
de la ONU, desactivando la gran cantidad de minas que plagan todos los campos, cuando
se utilizan para este propósito, se suele utilizar otro diseño, normalmente más ligero para
evitar peligros con las minas.
Como ya se ha comentado anteriormente, este tipo de robots son controlados mediante
dispositivos externos por ingenieros antiterroristas o expertos en explosivos, que pueden
ver en todo momento lo que ocurre mediante las cámaras de alta resolución que lleva
incorporado el robot y actuar en consecuencia indicando al robot lo que debe ir haciendo.
Figura 2.97:
Un ejemplo de antiminas y bombas es el robot PackBot EOD, de la empresa Irobot
Introducción al diseño de microrrobots móviles 113

114. Aplicaciones de Robots Móviles
2.4.4.1.5. Robots de ayuda al ingenieroEste tipo de robot no hace mucho que
ha empezado a utilizarse, permiten transportar todo tipo de materiales y equipos que
después serán utilizados como ingenieros militares, los primeros diseños de estos robots
se basan en modelos naturales, utilizan una tracción cuadrúpeda al igual que lo haría un
burro o un perro, pueden transportar pesos que para una persona sería un inconveniente
llevar a sus espaldas, y permiten añadir movilidad al ingeniero militar y que pueda realizar
sus tareas en mucho menos tiempo ya que puede llevar su material con el en todo el tiempo.
Este tipo de robot es bastante autónomo, ya que su misión es ir a un punto que se le
puede indicar mediante dispositivos externos o seguir a una persona a donde vaya.
Han empezado a utilizarse en Irak durante la II Guerra del Golfo y están dando muy
buenos resultados y es posible que en el futuro se vean más a menudo. Además es viable
que este tipo de tecnología pase a la industria civil, ya que sería de gran utilidad para
ingenieros de campo o actividades que requieran transporte de medios no superiores a 100
Kg. por todo tipo de terreno.
Boston Dynamics tiene un excelente robot cuadrúpedo, capaz de cargar con 60 Kg,
siendo bastante util para llevar el armamento de un soldado o los víveres por ejemplo. He
aquí 2 fotos de este último.
Figura 2.98: Robot Cuadrúpedo Big Dog, de Boston Dynamics
2.4.4.1.6. Robots suicidas o minas móvilesComo se comento en el apartado de
la historia de los robots militares, el ejercito alemán a mediados de la II Guerra Mundial
empezó a investigar con este tipo de robots, y creo a Goliat, que era un gran logro tec-
nológico para la época, pero también fue inútil por su bajo radio de movimiento y por su
coste. El único objetivo de este robot, era que cuando había llegado a una posición hostil,
como podía ser un pequeño bunker o un nido de ametralladoras, el robot estallaba los 50
114 Introducción al diseño de microrrobots móviles

115. CAPÍTULO 2. SECTORES DE LA ROBÓTICA MÓVIL
Kg. de dinamita que portaba, este robot tenía muy poco de autónomo, ya que además
de ser controlado por un soldado que lo guiaba, las instrucciones se transmitían por un
cable, por lo tanto su uso era limitadísimo.
Desde entonces, no existe ningún proyecto ocial en funcionamiento que se acerque a
este tipo de robots, pero si ha habido ideas similares, pero es muy difícil que se llegue
a realizar un robot de este tipo, ya que actualmente existen otras tecnologías que han
demostrado se muy ecaces realizando las mismas funciones que tendría un robot así,
como son el caso de los misiles Tomahawk americanos u otras versiones de misiles que
pueden ir guiados por láser o por GPS, pueden acabar con una posición en muy poco
tiempo y además pueden ser lanzados desde distancias superiores a 500 Km., por lo tanto
este tipo de robot militar actualmente esta obsoleto.
2.4.4.2. Ejemplos de robots militares en uso
Actualmente se utilizan robots de casi todas las disciplinas que se han comentado
anteriormente, a continuación vamos a comentar los más caracteristicos por su gran uso
y por el grado de evolución en el que se encuentran:
2.4.4.2.1. TALON
Tipo:Robot soldado
Fabricante:Foster-Miller (http://www.foster-miller.com), se trata de un importante
grupo norteamericano que se dedica a todo tipo de actividades; en el aspecto militar tiene
un acuerdo vigente con el ejército de los Estados Unidos, para el uso de sus productos (co-
mo los robots TALON), en campañas militares. Además de robots soldado, Foster-Miller
tiene otros tipo de robots que podremos ver posteriormente.
Entrada en uso:Estos vehículos se han utilizado por primera vez en la guerra de
Afganistán; también se han utilizado y se siguen utilizando durante el conicto de Irak.
Datos interesantes sobre estos robots:
El uso de todo tipo de armas, como fusiles de asalto (M16, M240, M249), lanzagra-
nadas de 40 mm. o una batería de cohetes antitanque M202.
Capacidad para moverse por cualquier tipo de terreno, y en cualquier condición,
posee además visión nocturna para operaciones durante la noche.
Velocidad media de 6,06 Km/h.La duración de las baterías es aproximadamente 4 horas.
Introducción al diseño de microrrobots móviles 115

116. Aplicaciones de Robots Móviles
El robot se controla mediante un control remoto, cuya distancia de uso máxima es
de 1200 m. El operador puede ver en todo momento lo que ocurre y responder en
consecuencia gracias a la cámara de alta resolución que lleva incorporada.
Comparativa entre el TALON y el Goliat
Entre el Goliat, que se puede considerar el primer robot soldado de la historia, y el
TALON que es el primer robot soldado `moderno' han pasado más de 60 años, durante
los cuales la tecnología a avanzado bastante, pero como podremos ver a continuación hay
algunos aspectos en los cuales la diferencia no ha cambiado tanto, de nuevo podemos ver
como el Goliat fue un gran adelantado a su tiempo:
Aspecto a considerarTALONGOLIATDistancia de operación1000 m1500 mVelocidad7 Km/h10 Km/hAutonomia4 horas1500 m (asfalto) o 800 m (todo terreno)Peso45 Kgs350 KgsArmamentoFusil, cohetes, granadas..75 Kgs de TNTOperadores1 2PropulsiónEléctricaEléctrica y CombustiónBlindajeSi NoSistema de rodamientoOrugaOrugaAño de fabricación20041942Sistema de direcciónInfrarojoCableCámaras4 termicas1 Infraroja (última versión)Cantidad Producida18 (hasta Dic 2004)7000
No debemos olvidar un aspecto en cuanto al modo de funcionar de cada uno, el Goliat
estaba pensado para un solo uso, en cambio el TALON esta pensado para un uso duradero.
A continuación una serie de imagenes del TALON en las que podemos observar su
potencial de ataque y las posibilidades que ofrece:
Figura 2.99: Robot Talón equipado con una lanzadera de cohetes
116 Introducción al diseño de microrrobots móviles

117. CAPÍTULO 2. SECTORES DE LA ROBÓTICA MÓVIL
Figura 2.100:
De izquierda a derecha. Robots TALON equipados una batería de cohetes antitanque
M202, cañón de un rie de asalto M16 y lanzagranadas de 40 mm
Figura 2.101: Ingeniero del ejército americano controlando a un TALON en Irak
2.4.4.2.2. PREDATOR MQ-1
Tipo:Robot de reconocimiento aéreo
Fabricante:General Atomics Aeronautical Systems Incorporated (http://www.ga-
asi.com/), esta empresa posee la patente de este sistema. Cuenta con un acuerdo con el
ejercito de Estados Unidos para el uso de sus productos y en especial todo los de la familia
Predator.
Entrada en uso:Los Predator han existido desde 1995 durante las operaciones en
Bosnia. Pero desde el año 2000 son una parte muy importante en las operaciones como
Introducción al diseño de microrrobots móviles 117

118. Aplicaciones de Robots Móviles
las que el ejercito americano esta llevando a cabo en Afganistán e Irak.
Datos interesantes del robot:En principio, el objetivo del Predator era básicamen-
te realizar misiones de reconomiento La misión del Predator incluye inteligencia, vigilancia
y reconocimiento (ISR, por sus siglas en inglés), apoyo aéreo cercano, interdicción, evalua-
ción de daños, búsqueda y rescate de combate (ubicando pilotos que han sido derribados),
protección de fuerza (localizando dispositivos explosivos improvisados) y operaciones re-
motas por medio de receptores de vídeo mejorados.
El Predator MQ-1 puede funcionar de manera más o menos autónoma, pero para mi-
siones complejos o ayuda durante el vuelo, siempre esta bajo la supervisión de un piloto
experimentado. El Predator hace que el riesgo sea mínimo, ya que se controla mediante
satélite y los operadores del Predator se pueden encontrar a miles de kilómetros de donde
en realidad se esta el avión.
Los controladores básicos de un Predator es un piloto y dos operadores de sensores.
El avión está equipado con una cámara fotográca a colores en la proa (que general-
mente la usa el piloto para el control de vuelo), una cámara de televisión de apertura
variable por un día, una cámara infrarroja de apertura variable (para luz / noche baja)
y un radar de apertura sintética para mirar a través del humo. Las cámaras producen un
video de movimiento completo, mientras que el SAR produce imágenes de radar jas.
El Predator MQ-1 cuenta con un sistema de ataque multiespectral con una capacidad
incorporada para un misil AGM-114 Hellre e integra en un paquete de un solo sensor.
El avión también puede emplear dos misiles antitanques Hellre guiados por láser con la
bola MTS.
Figura 2.102: Misil Hellre AGM-144, que puede ser montado en el Predator MQ-1
La siguiente generación, el Predator MQ-9, está concebido para transportar hasta
1.360 Kg. De municiones externas, inclusive misiles GBU-11, GBU-38, AIIM-9 y bombas
de diámetro pequeño.
Por lo tanto, en este caso, y otros modelos similares diseñados por otros países, se han
ampliado las misiones del robot de reconocimiento aéreo para convertirlo en un soldado
118 Introducción al diseño de microrrobots móviles

119. CAPÍTULO 2. SECTORES DE LA ROBÓTICA MÓVIL
volador con capacidad letal.
A continuación una pequeña muestra de imagenes del PREDATOR MQ-1 y todo su
potencial:
Figura 2.103:
Predator durante un vuelo de prueba en la base aérea Creech, Nevada, EEUU
Figura 2.104:
El Capitán John Songer y la Aerotécnica de 1ra Clase (A1C) Stephanie Schulte, USAF,
ambos desplegados en el Sudoeste de Asia, controlan un Predator que vuela sobre la
base Balad, en Irak.
Introducción al diseño de microrrobots móviles 119

120. Aplicaciones de Robots Móviles
Figura 2.105: Predator MQ-1 armado con misiles antitanque Hellre
2.4.4.3. Futuros modelos de robots
Dado el éxito que está teniendo el Predator, y esta clase de robots, se están desarro-
llando otros cuantos aviones parecidos, como el Global Hawk o el nEUROn de Dassault.
Básicamente es hacia este tipo de proyectos hacia lo que se decanta la industria militar,
ya que el conseguir robots soldados ecaces o desactivadotes de minas que trabajen de
forma autónoma es muy complicado y no hay tecnología para ello.
2.4.4.3.1. DASSAULT NEURON El nEUROn, es un proyecto europeo en el cual
participan empresas de varios países incluida España, en el que se esta intentado crear un
avión no tripulado de similares características al Predator, aunque con una estética más
parecida a los aviones espía B-2.
Figura 2.106: Simulación de la forma nal que tendrá un Dassault nEUROn
Los primeros test de vuelo están programados para empezar a principios de 2010, por
120 Introducción al diseño de microrrobots móviles

121. CAPÍTULO 2. SECTORES DE LA ROBÓTICA MÓVIL
los países que más presupuesto han aportado, que son Francia, Italia y Suecia.
En el caso concreto de la participación española en el proyecto, es la empresa EADS
Casa, que empezó su participación en el proyecto a principios del año 2006, colaborando
con el diseño y la construcción de las alas y algunos elementos de comunicación.
Este proyecto, además de ser a muy larga escala, ya que incluye gran número de países
que se dividen los trabajos, va a ser muy largo, ya que la fabricación de los primeros
nEUROn esta prevista para el año 2020-2025.
2.4.4.3.2. GLOBAL HAWK El Global Hawk nació en 1995 en Norteamérica y se
ha ido mejorando hasta ahora. El último prototipo tiene una velocidad de 643,74 km/h,
una autonomía de unas 35 horas, vuela a altitudes de 65000 metros, y tiene un peso muy
reducido.
Este modelo esta pensado íntegramente para el espionaje militar desde el aire, en prin-
cipio no se ha pensado el incorporarle armas, ya que su objetivo es mejorar los fallos que
tiene el Predator como avión espía, que principalmente es la velocidad y la altitud a la
que puede volar; la autonomía va a ser doble que la que tiene un Predator (son 24h que
ya es bastante).
Este modelo va a empezar a utilizarse a principios de 2007 por los Marines de los
Estados Unidos, aunque también va a exportarse a alguno de los aliados estadounidenses,
como es Australia. También hay modelos similares que se están empezando a diseñar por
países europeos.
Figura 2.107: Global Hawk en una base de Oriente Medio
Introducción al diseño de microrrobots móviles 121

122. Aplicaciones de Robots Móviles
Figura 2.108: Último modelo de Global Hawk en una misión de reconocimiento
2.4.5. Futuro y problemas de desarrollo
Uno de los principales problemas a los que se enfrentan los ingenieros a la hora de
crear nuevos robots militares, es laautonomía, no en cuanto al tiempo de uso, si no
a un funcionamiento autónomo. Mientras que en otros campos es `relativamente fácil'
conseguir que un robot sea autónomo y realice todas sus funciones por si mismo y nadie
tenga que indicarle nada ni ajustarle, un caso claro de esto, serían los robots domésticos
que limpian, se mueven por toda la casa y van limpiando, si tiene poca batería, van ellos
solos a ponerse a cargar.
Actualmente conseguir algo así con propósitos militares es imposible, y por varias
razones:
En primer lugar podríamos decir que las funciones de estos robots son en demasia-
dos casos muy complejos, por ejemplo, los robots que desactivan bombas o minas,
realizan tareas que en el caso de las bombas tiene casi innitas variables que serían
muy difícil de analizar para un robot, tendría que tener una inteligencia similar a
la de una persona, ya que el diseño de una bomba puede cambiar totalmente; en
el caso de una mina se podría pensar que es algo más fácil, pero no siempre es así,
ya que las minas por desgracia no siempre se puede desactivar ni con ayuda de los
robots y han de detonarse.
En casi todos los tipos de robots que hemos visto, ocurre algo similar, los problemas
a los que se emplean son demasiado complejos actualmente para ellos, y necesitan
la ayuda de un supervisor humano que tome determinadas decisiones por ellos.
122 Introducción al diseño de microrrobots móviles

123. CAPÍTULO 2. SECTORES DE LA ROBÓTICA MÓVIL
Como segundo punto, podríamos destacar que en el caso de los robots soldado u
otros que hagan uso de munición letal, podrían causar graves accidentes en muchos
casos seguramente con resultado de muerte (ya que aunque actualmente no son
autónomos, los sistemas de puntería y disparo están muy perfeccionados). A día de
hoy no existe una tecnología que le permita un robot detectar quien es el amigo y
quien es el enemigo y que hacer en cada momento.
Es fundamental que a medida que durante este siglo y los próximos, cuando se vaya
aumentando la inteligencia articial y se tengan los robots cada vez más inteligentes, el
establecer una serie de leyes para evitar conictos como de los que nos habla hoy en día
la ciencia cción, un ejemplo podría ser las leyes que enuncio Isaac Asimov:
1. Un robot no puede hacer daño a un ser humano o, por inacción, permitir que un ser
humano sufra daño.
2. Un robot debe obedecer las órdenes dadas por los seres humanos, excepto si estas
órdenes entrasen en conicto con la Primera Ley.
3. Un robot debe proteger su propia existencia en la medida en que esta protección no
entre en conicto con la Primera o la Segunda Ley.
Estas leyes surgen como medida de protección para los seres humanos. Según el propio
Asimov, la concepción de las leyes de la robótica quería contrarrestar el temor que el ser
humano desarrollaría frente a unas máquinas que hipotéticamente pudieran rebelarse y
alzarse contra sus creadores.
De intentar siquiera desobedecer una de las leyes, el cerebro del robot resultaría daña-
do irreversiblemente y el robot moriría. A un primer nivel no presenta ningún problema
dotar a los robots con tales leyes, a n de cuentas, son máquinas creadas por el hombre
para su servicio.
En el caso real que planteamos, que son los soldados robots, estos nunca podrían matar
a personas si siguiesen estas reglas; estas reglas que podrían asegurar la seguridad del ser
humano contra robots con el poder matar, evitan el uso letal por parte de los militares.
Pero sigamos analizando la propuesta de Asimov con respecto a la moral de un robot.
Las tres leyes de la robótica representan su código moral del robot. Un robot va a rea-
lizar sus funciones, pero en ningún caso podrá saltarse ninguna de esas leyes. En principio
esto no plantea ningún problema, pero si la inteligencia y la complejidad de los robots
crece con el paso de los años, quizás si podría ser un gran problema.
Todo lo que se explica a continuación son supuestos y teorías, que permiten ver como
la moral de un robot basada en las tres leyes no es suciente, por ejemplo si un robot
se enfrenta a situaciones en las cuales se encuentra en conicto con sus leyes, una de las
situaciones sencillas que se podrían dar, sería que un robot debe dañar a un humano para
evitar que otros sufran. Aquí los robots decidirían en función de un criterio exclusivamente
Introducción al diseño de microrrobots móviles 123

124. Aplicaciones de Robots Móviles
cuantitativo, el verse obligados a violar la primera norma, y quedar posteriormente des-
truidos. Pero si en una situación tan `normal' como podría ser esta, dentro de un conicto
bélico por ejemplo, se viola la primera norma, que podría pasar en otras situaciones.
Por ahora sobre este tema todo son teorías y en muchos casos fantasía, pero los res-
ponsables de proyectos en los que se usan robots que incluyen armas de munición real,
deberían andarse con pies de plomo y estar muy seguros de lo que están haciendo, para
evitar acércanos a las situaciones que novelas y películas nos dicen que podría ser el n del
ser humano. Quizás estos comentarios suenan alarmistas, pero si en temas tan delicados
no se van con cuidado desde el principio, ocurren catástrofes que no se pueden reparar,
como fue el caso de la bomba atómica.
2.5. Aplicaciones en investigación y desarrollo
2.5.1. Introducción
Desde los años 60 la inversión en I+D (investigación y desarrollo) en el campo de la
robótica ha tenido un crecimiento exponencial. Puesto que los robots pueden desarrollar
complicadas tareas sin problema, supone una ventaja inmediata la inversión de cualquier
empresa en un robot. Esto ha motivado dicho crecimiento exponencial para la búsqueda
de robots cada vez más rápidos e inteligentes que desarrollen tareas especícas.
En un primer momento las primeras líneas de investigación se centraban en el desa-
rrollo de robots para tareas repetitivas y precisas, es decir, tareas de producción en masa
donde un ser humano no puede competir con el robot y donde el mismo puede dar un
margen de benecios mucho mas amplio a la empresa que a invertido en el.
Actualmente las líneas de investigación son mucho más amplias dando lugar a todo
tipo de robots que puedan solucionar cualquier problema. Desde robots para la limpieza
del hogar hasta robots que puedan solventar tareas peligrosas para el ser humano como
pueda ser la desactivación de explosivos o apagar incendios.
Se podría encontrar actualmente dos sectores de investigación, uno privado, desarro-
llado en empresas y empleando grandes recursos, dedicado exclusivamente a determinadas
campos como podría ser el grupo de robótica de la NASA, cuya principal misión es la
construcción de robots exploradores; y otro de carácter mas publico y desarrollado sobre
todo en universidades, con bajos presupuestos, y en el cual se pueden encontrar todo tipo
de proyectos con distintas nalidades, desde una competición de fútbol hasta la creación
de robots cooperativos.
2.5.2. Robots humanoides
Uno de los grandes anhelos humano ha sido siempre construir un robot de similar
apariencia a el y que pueda desarrollar las tareas que el tendría que realizar. Actualmente
124 Introducción al diseño de microrrobots móviles

125. CAPÍTULO 2. SECTORES DE LA ROBÓTICA MÓVIL
es una de las líneas de investigación más importantes y con mayor pujanza en el campo
de la robótica.
ASIMO
Fue el primer robot humanoide que llego a la sociedad. Fabricado por HONDA desde
1986 hasta la actualidad. A pesar de otros desarrollos de robots bípedos del Instituto
Tecnológico de Massachussets o la Universidad Carnegie Mellon el robot ASIMO fue el
principal referente.
Nació como un proyecto de investigación secreto que se desde su presentación publica
ha sufrido diversas revisiones para perfeccionar su funcionamiento y cada vez parecerse
mas a la forma de andar del ser humano. Se puede observar en la foto la última versión
presentada en sociedad:
Figura 2.109: ASIMO saludando
Desde su nacimiento se ha perfeccionado fruto de la inversión en I+D de honda. Prue-
ba de ello es que se ha logrado pasar de un robot que media 1.82 m y pesaba 210 Kg. a
un robot que mide 1.20 m y pesa 43 Kg. Además el pack de baterías que incorpora en su
mochila le proporciona 38 voltios y 10A a plena carga con lo cual puede levantar un peso
de 0,5 Kg. en cada mano.
Para muchas personas ASIMO es un referente en la robótica, mientras que para otras
es simplemente una perdida de tiempo. A ciencia cierta ASIMO representa un proyecto de
Introducción al diseño de microrrobots móviles 125

126. Aplicaciones de Robots Móviles
investigación que sigue desarrollándose y perfeccionándose para poder crear un humanoide
lo más similar a un ser humano.
QRIO
Otro ejemplo de robot con apariencia humana esta vez desarrollado por Sony. El
proyecto actualmente se ha nalizado y dado por concluido. Su aspecto nal es este:
Figura 2.110: QRIO jugando con una pelota
QRIO se mueve dinámicamente gracias a sus articulaciones equipadas con servo ac-
tuadores inteligentes. QRIO varia su centro de gravedad al caminar del mismo modo
como lo hacemos los seres humanos. Y logra detectar cambios en la supercie sobre la
cual camina gracias a sensores en sus pies. También cuenta con sensores de presión que
le permiten detectar fuerzas externas provenientes de la derecha, izquierda, frente o detrás.
Si ninguna de las acciones que pudiese tomar, evitarán que pierda el equilibrio, QRIO
instintivamente saca sus brazos y se prepara para la caída, relajando sus servo actuadores.
Además esta dotado de una cámara para poder reconocer rostros y con la capacidad
de reconocer palabras y analizarlas para así poder contestar de una forma coherente.
También se le ha dotado de sus propias emociones con lo cual puede actuar sin que se le
ordene generando movimientos y luces.
Robot Guía
Este proyecto acaba de ser lanzado y presentado en el hospital Aidu Chuo de Japón.
Creado por Tmsuk co., compañía de la ciudad de Kitakyushu, al sur de Japón. Han pre-
sentado tres modelos, uno como robot recepcionista y otros como robots guía.
126 Introducción al diseño de microrrobots móviles

127. CAPÍTULO 2. SECTORES DE LA ROBÓTICA MÓVIL
Figura 2.111: Robots GuíaFigura 2.112: Robot Recepcionista
Aunque sus especicaciones no han sido desveladas se han desarrollado a partir del
modelo RIDC-01, cuyo peso es de 100 Kg, mide 130 cm y es capaz de desplazarse a 3 km/h:
Figura 2.113: R1DC-01
Introducción al diseño de microrrobots móviles 127

128. Aplicaciones de Robots Móviles
Los nuevos modelos incorporan una pantalla y reconocimiento de voz para que los
visitantes puedan solicitar información y en determinados casos el robot es capaz de
acompañarles donde ellos deseen. El robot recepcionista es capaz de interpretar la in-
formación que se le solicita y mostrarla a través de su pantalla o mover los brazos para
señalar una dirección. En cambio los robots guía son capaz de llevar a los visitantes hasta
donde quieran portando sus bolsos y demás pertenencias.
2.5.3. Robots con forma de animal
Robot Araña
Uno de tantos proyectos de investigación en continuo desarrollo es este robot araña,
capaz de moverse por las padres a través de cuatro patas que tienen bombas de succión. El
artíce del robot es el profesor Hideji Nakata de la universidad Tech de Hokaido, (Japón).
Figura 2.114: Robot Araña moviéndose por una pared
El robot mide500500150mm y pesa 6 Kg. aunque aun esta en fase de desarrollo
con lo cual sus dimensiones nales podrían variar. Las utilidades de dicho robot pueden
ser variadas, como por ejemplo como elemento de vigilancia.
AIBO
Es un proyecto de Sony para crear un robot mascota. Actualmente se encuentra -
nalizado y en venta. El primer prototipo fue lanzado en a principios de los años 90 y su
forma entonces era de la siguiente manera:
128 Introducción al diseño de microrrobots móviles

129. CAPÍTULO 2. SECTORES DE LA ROBÓTICA MÓVIL
Figura 2.115: Prototipo AIBO a principios de los años 90
En cambio el último modelo tiene la siguiente forma:
Figura 2.116: AIBO en la actualidad
Este último modelo se puede controlar, programar y congurar de forma inalámbri-
ca desde un PC. Además, las funciones de su cámara digital han sido mejoradas con la
habilidad de grabar video, de manera que lo convierten en un autentico perro guardián
capaz de registrar lo que sucede en la casa mientras sus dueños trabajan o viajan. Tiene
una función de reconocimiento de caras y movimiento más rápidos y uidos que mejoran
su capacidad de detección, para evitar obstáculos a distancias mayores o en ambientes
oscuros.
Evidentemente el desarrollo del proyecto AIBO ha crecido de manera vertiginosa dando
lugar a una mascota que cada vez se diferencia menos de las reales y a su vez integra todo
tipo de servicios tecnológicos.
Introducción al diseño de microrrobots móviles 129

130. Aplicaciones de Robots Móviles
Anna Konda
Es un robot desarrollado para combatir el fuego, creado por The Foundation for Scien-
tic and Industrial Research at the Norwegian Institute of Technology (SINTEF). Actual-
mente aun es un proyecto en desarrollo que espera un apoyo económico para poder ver
una versión nal.
El robot es capaz de arrastrarse por el suelo y acceder a lugares donde los seres huma-
nos no son capaces de acceder durante un incendio y a través de su cuerpo puede pasar
el agua para poder sofocar el foco del incendio.
Figura 2.117: Anna Konda sorteando obstáculos
Su longitud es de 3m y pesa 70 Kg. El robot es capaz de subir escaleras e incluso trepar
un muro para poder acceder a todo tipo de lugares. Con estas características se puede
emplear para muchas utilidades, sobre todo para ayuda en zonas catastrócas porque por
ejemplo puede proporcionar aire a una persona que se encuentre atrapada por culpa de
un terremoto.
2.5.4. Formas variadas
HOSPI
Desarrollado por Matsushita representa un proyecto de I+D bastante avanzado y con
una utilidad practica demostrable.
HOSPI es el primer robot totalmente autónomo que trabaja como enfermero en un
hospital en Japón, en la unidad cardiaca Sakaki del hospital Okayama. Su misión es ad-
ministrar medicamentos a los pacientes, llevar los expedientes médicos, las radiografías y
también servir como punto de información.
130 Introducción al diseño de microrrobots móviles

131. CAPÍTULO 2. SECTORES DE LA ROBÓTICA MÓVIL
Figura 2.118: HOSPI trabajando en un hospital en Japón
Es capaz de saludar a los pacientes y familiares puesto que es capaz de memorizar los
rostros. Está rodeado de sensores de infrarrojos, de ultrasonidos y tiene un radar además
de una cámara digital. Mediante dichos sensores puede encaminarse a través de los pasillos
del hospital, e incluso coger el ascensor. Además es capaz de tomar muestras de sangre de
pacientes directamente de una vena con un tipo de sonda y después encaminarse al lugar
donde tenga que entregar la muestra.
Ballbot
Esta construido por investigadores de la Universidad Carnegie Mellon. Es un robot
omnidireccional, que se equilibra dinámicamente sobre una sola esfera de metal cubierta
de uretano. Pesa 43 kilogramos y es aproximadamente tan alto y ancho como una persona.
Figura 2.119: Ballbot robot omnidireccional
Introducción al diseño de microrrobots móviles 131

132. Aplicaciones de Robots Móviles
El n del proyecto es comprobar que este tipo de robots son más ventajosos que
los tradicionales ya que se pueden mover de manera más uida y en cualquier dirección
pudiendo interactuar como una persona. Cuando el robot se encuentra apago tiene tres
piernas para poderse mantener erguido.
Spirit&Opportunity
Desarrollados por el `Jet Propulsión Laboratory' de la NASA en California durante
2002 y 2003. Estos robots fueron desarrollados para su envío a Marte a nales de 2003,
principios de 2004. Su misión es comprobar que hace miles de años existió agua en Marte.
Figura 2.120: Spirit en fase de pruebas
Ambos funcionan con pilas y energía solar y son capaces de desplazarse 40 metros al
día. Están equipados con espectrómetros de infrarrojos para detectar minerales a distan-
cia, y dirigirse hacia ellos y analizar sus compuestos. Además tienen cámaras para poder
fotograar Marte y pueden enviar las imágenes hasta la Tierra.
nBot
Se trata de un robot que es capaz de mantener el equilibrio el solo mediante sus dos
ruedas. La idea básica para mantener el equilibrio de un robot de dos ruedas es bastante
simple: conduzca las ruedas en la dirección en que el robot se cae. Si pueden conducir las
ruedas de tal modo de mantener el centro de gravedad en la parte baja del robot, el resto
del robot estará equilibrado.
Figura 2.121: nBot manteniendo el equilibrio
132 Introducción al diseño de microrrobots móviles

133. CAPÍTULO 2. SECTORES DE LA ROBÓTICA MÓVIL
En la práctica esto requiere dos sensores de regeneración: una inclinación o sensor de
ángulo para medir la inclinación del robot en lo que concierne a gravedad, y codicadores
en la rueda para medir la posición de la base del robot.
2.5.5. Proyectos futuros
El satélite ayudante Personal (PSA)
Otro proyecto en desarrollo aunque aun en una fase de experimentación es el robot
PSA. Su nalidad es ayudar en la Estación Espacial Internacional (ISS). El proyecto es
desarrollado por los investigadores de Ames.
El robot será capaz de moverse por una nave espacial en forma autónoma analizando
datos, localizando un instrumento o informando a los astronautas los detalles de experi-
mentos en curso. Este robot será capas de tomar registros de las condiciones ambientales
de una nave espacial como la temperatura, la humedad, el nivel de oxígeno, o potencial-
mente ser usado para encontrar un escape de gas.
Estará equipado con un micrófono, altavoz, cámara, y pantalla, con la capacidad de
seguir órdenes de voz, de manera que pueda interactuar con los astronautas y ayudarlos
en sus misiones espaciales dentro de la nave.
Hormigas
Las Hormigas son una comunidad de microrrobots de pulgada cúbica en el laboratorio
de inteligencia articial del MIT. Los fundamentos de este proyecto son dos: impulsar la
microrrobótica incluyendo el mayor número posible de sensores y actuadotes en un solo
robot, y lograr la interacción de muchos individuos como ocurre en un hormiguero.
Para ello los robots han sido equipados con 17 sensores, 4 de luz, 4 receptores de
infrarrojos, sensores de de golpe, de alimentos y de inclinación. Mediante ellos son capaces
de interactuar con el medio y de comunicarse con los otros robots para poder también
interactuar con todos los elementos de la colonia.
Robots que sienten
El cientíco Kim Jong-Hwan, director del Centro de investigación para la creación de
robots inteligentes de Corea del Sur, ha desarrollado una serie de cromosomas articia-
les que podrían permitir la fabricación de robots inteligentes, capaces de razonar, sentir
pasión e incluso reproducirse. El robot tiene 14 cromosomas, lo que le permite tener `per-
sonalidad'.
El profesor Jong-Hwan ha tomado como modelo para su software una simplicación
del ADN humano, lo que ha dado lugar a un código informático que determina la capaci-
dad del robot para experimentar una serie de sentimientos, como la felicidad y la tristeza,
o sensaciones, como el miedo, el sueño y el hambre.
Introducción al diseño de microrrobots móviles 133

134. Aplicaciones de Robots Móviles
Los cromosomas virtuales pueden combinarse de hasta 77 formas distintas, lo que
generará diferentes sensaciones. Además, los robots son capaces de reconocer hasta 47
órdenes distintas, y reaccionar en función de ellas.
Pillcam
Investigadores de la Facultad de Ingeniería Mecánica Technion, en Israel, han anun-
ciado la creación de un minúsculo robot con dos colas, a modo de propulsión, diseñado
para nadar a través del uido espinal con el n de tomar imágenes y medicar directamente
zonas afectadas, además de tomar biopsias.
Figura 2.122: Pillcam minúsculo robot de Technion
Según catedrático Moshe Shoham, el mecanismo nadador que ellos han desarrollado
sobre todo es satisfecho para el movimiento en el agua u otros uidos claros.
134 Introducción al diseño de microrrobots móviles

135. Capítulo 3
Propuestas de diseño de un robot móvil
3.1. Robot de Vigilancia (Basándose en ideas militares
y de vigilancia)
3.1.1. Introducción
El objetivo de esta propuesta es idear un posible robot que tenga funciones de vigilan-
cia. Para ello, vamos a intentar aplicar las ideas que hemos podido extraer de los temas
que hemos tenido que desarrollar, los robots militares y vigilantes.
Los robots militares puede tener bastantes similitudes con los robots de vigilancia,
nos aprovecharemos de esto y evitaremos determinadas características que en este caso
no nos interesan de los militares, como sería el uso de armas letales, la sosticación de los
métodos de tracción y algunos aspectos más.
3.1.2. Conceptos básicos de lo que buscamos
Ante la libertad de diseño, en este caso en particular hemos elegido que el robot debe
cumplir las siguientes características por el uso y funciones que hemos planteado para él.
3.1.2.1. Funciones y comportamientos
El diseño que vamos a plantear es para un robot que se dedique a la vigilancia en un
espacio cerrado; puede tratarse de unas ocinas, hasta de un centro comercial pasando
por un laboratorio o una instalación que requiera una seguridad máxima. Por lo tanto, el
robot no va a tener que enfrentarse a ambientes adversos o a terrenos abruptos, lo cual
tendremos en cuenta a la hora del diseño.
Las funciones de este robot será vigilar una determinada zona o el total del lugar
donde lo vayamos a usar. Para ello se ira moviendo de forma autónoma por todo el lugar,
haciendo unos recorridos básicos gracias a los planos del lugar a vigilar que lleva en su
memoria; pero si en cualquier momento alguno de sus sensores detecta la presencia de
algo extraño, cambia inmediatamente de ruta y se dirigirá al lugar donde ha detectado
135

136. Aplicaciones de Robots Móviles
actividad.
Si el tamaño del complejo a vigilar es muy grande o la seguridad lo requiere, seria
recomendable el tener más de un robot haciendo rondas a la vez; además dependiendo del
número de horas de uso, deberemos hacer cambio de turno, es decir, cuando el robot este
bajo de baterías (si en algún momento lo esta), se dirigirá a su base para recargarse, y
justo antes de que esto ocurra, otro compañero robot saldrá a hacerle el relevo mientras
el otro se recarga. En cuanto a las medidas si se encuentra con alguien en la mitad de su
ronda, podríamos diseñar diferentes versiones según el grado de seguridad que necesitemos.
Durante una ronda sin incidentes, el robot iría haciendo las posibles rutas por el lugar,
y cuando acabe con las distintas posibilidades, vuelve a empezar.
Las comunicaciones deben ser tanto con otros robots (para saber donde se encuentran
en caso de alarma o para indicarles que no hay ningún incidente o que necesitan un relevo
para irse a cargar), tanto como con un servidor central que les ayuda en la identicación de
personal autorizado (la información recogida por el lector de retina la analiza el servidor
y manda una respuesta), o con personas que se encuentran fuera de la instalación como
puede ser la policía, esta comunicación se podría hacer por radio, WIFI, Bluetooth, etc.
A la hora de detectar intrusos, todo aquel que se cruce en su camino (a partir de ciertos
umbrales), es detectado como intruso, así se evitan problemas con el detector de ondas
de calor (infrarrojos) si se encontrase en su camino con animales, como gatos o ratones.
Estos robots entran en funcionamiento cuando reciben una señal externa, es decir,
cuando todo el mundo se ha marchado del lugar empezaría su misión, el jefe de seguridad
del complejo les da la orden mediante un botón o de cualquier otra manera. Cuando por
la mañana llegan los empleados, se puede hacer para que los robots se vayan `a dormir'
por ellos mismos o se pueden ir a su base con una señal que solo puede enviar el jefe de
seguridad.
- Para seguridad básica, tendríamos la versión A:
La forma de identicar si alguien tiene autorización para entrar en esta zona, se po-
dría hacer mediante tarjetas de identicación, es decir, el robot contaría con un lector
de tarjetas por infrarrojos u otro sistema, y si se encuentra con alguien, se para delan-
te de él, le pide que le muestre la tarjeta y si todo es correcto el robot se marcha a
seguir su ronda; de no ser así, mediante comunicación por radio o WIFI, se activa la alar-
ma del lugar para que acuda la policía; si esto ocurre el robot rápidamente huye a su base.
- Para un mayor grado de seguridad, tendríamos la versión B:
En este caso, la identicación podría hacerse de la misma forma, o se podría incluir un
lector de retina, que saliese de forma telescópica del robot para identicar al individuo.
La información sobre la lectura de retina se envía al servidor de seguridad de la empresa
y si es correcto, el robot sigue con su ronda.
136 Introducción al diseño de microrrobots móviles

137. CAPÍTULO 3. PROPUESTAS DE DISEÑO DE UN ROBOT MÓVIL
Si la identicación es negativa, o el individuo se niega a hacerla, huye o intenta atacar
al robot, se activa la alarma del lugar, pero además este modelo puede incluir armas no
letales según el lugar donde se este usando el robot.
Un emisor de ultrasonidos, que afectaría al oído interno, causan nauseas, vómitos,
mareos al momento, por lo tanto se puede inmovilizar al atacante.
Un cañón de espuma paralizante; la espuma que lanza este cañón se expande entre
30 y 50 veces al secarse, deja a la que recibe el ataque paralizado y pegado al suelo.
Arpones que se clavan al cuerpo del atacante y posteriormente se le aplica una
gran tensión eléctrica que le deja inmovilizado; este tipo de armas ya son utilizadas
bastantes cuerpos policiales de los Estados Unidos.
Otro tipo de armas no letales, como podrían ser pistolas termales, lanzamiento de
granadas de gas pimienta, etc.
Todo este tipo de armas son pequeñas, y sería muy fácil adaptarlas a la un robot para
que pueda hacer uso de ellas, además son relativamente baratas y en todos los casos el
atacante quedara inmovilizado al menos media hora, tiempo suciente para que llegue la
policía.
Una vez el robot ha realizado su ataque, se mueve hasta su base, y se mantiene allí
hasta que mediante una señal externa le indique que ya esta todo controlado gracias a
las fuerzas de seguridad, y pueda volver a seguir patrullando, aunque según se mire, una
vez que se tiene al intruso inmovilizado, se podría seguir patrullando para no perder otros
posibles objetivos. Otra solución a este problema sería utilizar un sistema cooperativo en
el que varios robots autónomos estuviesen vigilando.
En el caso de tener más de un robot patrullando, si uno de los robots detecta algo,
el otro se mantiene alerta, si se produce una situación de riesgo, en los modelos B, los
robots que patrullando irán a ayudar a su compañero, pero sólo atacara uno, a menos que
existan más de un individuo detectado (en este caso cada robot atacará a un individuo)
o el ataque del primer robot falle, otro de los que llegue para ayudar atacara. Una vez se
hayan completado las rondas de ataque (1 por intruso), todos los robots, estén por donde
estén irán a la base a esperar a la seguridad humana que estará ya al llegar.
3.1.3. Posibles características básicas
3.1.3.1. Características comunes en las versiones A y B
Tamaño:No demasiado grande, unos 30-40 cm. de largo, por 20 de ancho y unos 30
de alto. Si implementamos un brazo robótico para el alzamiento de determinados sensores,
la altura podría cambiar. Además si implementamos orugas, estas dimensiones podrían
verse muy afectadas, pues ocuparía algo más.
Introducción al diseño de microrrobots móviles 137

138. Aplicaciones de Robots Móviles
Peso:Dependiendo del equipamiento que se le quiera poner al robot, no demasiado
ya que podría dañar el suelo o los motores no podrían arrastrarlo todo. Además, si le
ponemos demasiado poco peso podría ser inestable, además de que tiene que estar bien
distribuido, con lo que tenemos que buscar una solución de compromiso.
Tracción:Se podría hacer uso de orugas, siempre que la cadena que incorpora sea
de un material antideslizante, ya que si no algunos suelos de ocinas, comercios, etc. se
podría escurrir y mover con dicultad, además de una pérdida de orientación si usamos
localización por odometría en algunos puntos en un área reducida. Si no es posible una
adaptación, habría que hacer uso de ruedas que le darían un mayor agarre en este tipo de
supercies. Éste último caso se daría más en la versión A que en la B.
Motores:En este caso, con unos motores de continua bastaría, aunque su potencia,
sobre todo en la versión B necesitará ser más grande pues el peso a arrastrar es bastante
superior. También tenemos que tener en consideración el consumo, pues las energía de
las baterías es limitada. El motor paso a paso quedaría descartado, pues además tiene
un consumo considerable para mantener en un determinado paso el motor, aunque casi
nunca estaría quieto, con lo que habría que sopesarlo.
Hardware:Los 2 necesitarán una cantidad de proceso moderada, pues si tenemos que
procesar todos los datos que vienen de los diversos sensores, y todo esto lo tenemos que
poner bajo un sistema de tiempo real, necesitamos que todo vaya lo más rápido posible, y
tener cierta capacidad de procesar datos en bloque. Por ejemplo, para la extracción y fácil
manipulación de los colores en una imagen dada por la cámara que utilicemos, necesita-
mos microcontroladores con una frecuencia de trabajo elevada. Además ante la cantidad
de información a procesar por parte del sistema necesitaremos memoria externa con la
que ha de trabajar el uC/uP. Al imponer esta restricción, podemos empezar a descartar
ya los uC de 8 bits, pues las memorias trabajan mejor con bloques más grandes, al au-
mentar el rendimiento. Si incluimos S.O. como opción para simplicar en parte el diseño,
necesitamos un uP/uC de 16 o 32 bit como mínimo con gran frecuencia de reloj. Direc-
tamente podríamos implementarlo en una placa MiniITX/NanoITX, y varios bloques de
memoria RAM. Además posiblemente utilicemos con un rendimiento alto los micros, pues
la cantidad de algoritmos a implementar en este robot es importante, sobre todo por el
tema del procesado de la imagen que implementaremos. Podríamos utilizar el puerto USB
o el FireWare para comunicar los sensores con el robot, simplicando el diseño inicial. El
problema de esta implementación es que encareceríamos bastante el producto nal (sobre
todo por el uP y la placa MiniITX/NanoITX), además de que el tamaño puede no ser
tan reducido como teníamos previsto.
Software:para la mejor gestión de recursos software y evitarnos complicación ini-
cial de andar escribiendo código fuente para controlar todos y cada uno de los recursos
hardware, lo que podríamos hacer es utilizar un S.O. de tiempo real. Además tenemos
que tener la posibilidad de adaptarlo a nuestra plataforma (comunicaciones especícas
con nuestros sensores con el exterior, emisores o receptores sobre todo), con lo que nos
aparece la necesidad de tener el código fuente para poder modicarlo. S.O. de tiempo
138 Introducción al diseño de microrrobots móviles

139. CAPÍTULO 3. PROPUESTAS DE DISEÑO DE UN ROBOT MÓVIL
real con este tipo de características son basados en Linux, pero embebidos. Ejemplos de
estos sistemas son RTLinux, uCLinux (los más `conocidos'). En este caso, estos sistemas
tienen ciertas características que además nos podrían ayudar a la hora del telecontrol y
las comunicaciones. La ventaja de tener el código fuente es que también podemos quitar
módulos para ahorrar memoria si ésta es crítica reducirla al máximo. Además este tipo de
sistemas tienen la ventaja de que puedes operar con ellos casi como de tu propio ordenador
se tratase, luego las traducciones de información serán mucho menos costosas sobre todo
para el diseñador nal.
Si utilizamos cámara, necesitaremos muchos de los algoritmos de visión articial ex-
puestos en la parte de vigilantes. Otros algoritmos que necesitaríamos son los de localiza-
ción, combinando quizá odometría para espacios pequeños (con un mapa dado) con GPS
para espacios más grandes. Localización a través de visión por marcas o por reconoci-
miento de la escena, sería una solución que valdría para ambos tipos de espacios, tanto
para grandes, como para pequeños, aunque tardaría cierto tiempo en encontrarse depen-
diendo de la estructura del mapa. En cuanto a la evitación de obstáculos, la podríamos
implementar con un controlador borroso, el cuál en función de la distancia vaya girando
más o menos para evitarlo. Para el reconocimiento de formas, lo que más se debería usar
(una vez se haya pasado la imagen a parámetros invariantes) es una red neuronal utilizada
como clasicadora (previamente entrenada). Para la navegación por una escena, a priori
no tenemos la información sobre qué lugares son más conictivos y cuáles son menos, con
lo que tendríamos que usar un algoritmo minimax para evaluar todos los lugares más o
menos por igual o una ruta determinista (prejada, estudiada de antemano), aunque en
el caso de robots cooperativos quizá sea mejor una ruta aleatoria, pues con varios, inde-
pendientemente de dónde estén, podrán cubrir un área más o menos extensa con cierta
ecacia sin demasiado esfuerzo por parte del programador.
Estructura:Podría ser similar a la de los TALON:
Figura 3.1: TALON
Habría que reducir el tamaño, hacerlo algo más estético, y para ello sería recomendable
la incorporación de un armazón en forma de concha que ocultase todos sus mecanismos,
sensores, etc; y en la versión B las armas o el lector de retina.
Introducción al diseño de microrrobots móviles 139

140. Aplicaciones de Robots Móviles
Energía:Se movería gracias baterías que se recargan cuando el robot vuelve a la
base y se conecta a la plataforma de conexión, similar a la forma en la que lo hacen
algunos robots domésticos. Para ello necesitamos HW para la detección del nivel actual
de batería y software para reencaminar al robot desde su posición actual hacia el cargador.
Sensores:Deberá contar con sensores que le permitan detectar su posición en el ma-
pa del lugar donde se encuentra, así podrá seguir la ruta, esto se podría hacer mediante
GPS o DGPS, si fuesen lugares grandes por donde ha de moverse, o por marcas colocadas
a lo largo de lugar que le permitan conocer donde se encuentra. Para el reconocimiento
de intrusos en interiores se puede utilizar sensores PIR, una CMUCam en caso de lugar
iluminado, cámaras térmicas o de infrarrojos, etc, a las que se les aplicaría algoritmos de
los que se han visto en la parte de vigilantes, teniendo además en cuenta el movimiento
del robot en el espacio y posibles perturbaciones, el cual habría que tenerlo en cuenta a la
hora de la detección de movimiento. Necesitará quizá sensores de ultrasonidos de distintas
distancias. Por ejemplo, arriba puede llevar unos sensores con un alcance más largo que
abajo. Con ello conseguiríamos clasicar los posibles obstáculos en función del tamaño y
evaluar si podemos esquivarlos o no. Si se llega a implementar odometría, necesitaríamos
los encoders acoplados a los motores.
Comunicaciones:En el caso de los robots cooperativos necesitaríamos una WLAN
para que, sin cables, podamos conseguir que todos los robots se comuniquen, intercam-
biando información entre sí, y con la central en caso de que se requieran datos, por ejemplo
las imágenes captadas por el robot en el lugar donde esté. Esto podríamos implementarlo
a través de Wi, la cual ya está estandarizada y venden módulos HW para poder co-
municarse. Además que con ciertos S.O + drivers se pueden hacer mediante una simple
llamada al protocolo sobre el que se sustente, por ejemplo TCP/IP.
3.1.3.2. Características exclusivas para la versión B
Lector de retina:Se despliega de forma telescópica del `caparazón' del robot o con
un brazo robótico, y permite de forma cómoda identicarse. Es una tecnología con una
gran relación calidad-precio, y cada vez se esta usando más en todo tipo de empresas e
industrias.
Defensa:En esta versión, se pueden incluir todo tipo de armas no letales como se
ha dicho antes, estos podrían ser algunos modelos reales de ellas, que serían fáciles de
adaptar:
Pistola Taser: Con un precio de 1800 dólares por unidad, funciona con una batería
de 24 V, puede dejar fuera de combate a un atacante. Lanza un garo o arpón al
atacante, y mediante el cable que se conecta la base con el arpón se le aplican altas
tensiones al intruso.
Granadas de gas pimienta: Realmente baratas, y pueden inundar una zona con este
gas que hace que el atacante quede inmovilizado en muy poco tiempo.140 Introducción al diseño de microrrobots móviles

141. CAPÍTULO 3. PROPUESTAS DE DISEÑO DE UN ROBOT MÓVIL
Granadas de luz o ash: Otra tecnología barata y que se utiliza de la misma forma
que las granadas de pimienta; antes de usar este tipo de arma defensiva habría que
comprobar que no da problemas con los sensores de robot.
Pistolas de espuma inmovilizadota: Quizás es de las armas más nuevas y más cara
de las anteriormente descritas, pero es bastante efectiva para retener a un individuo
o más. Como en el caso de la pistola TASER, habría que implementar la forma
de que el robot pudiese apuntar con facilidad al objetivo, la cual sería una pequeña
modicación del reconocimiento de formas, donde el punto al que habría que apuntar
sería al centroide del objeto captado.
Estos son unos ejemplos, los más económicos, dado que este tipo de armas llevan
bastante tiempo usándose, pero se pueden utilizar otros tipos de arma, que todavía no
están demasiado desarrolladas y incrementarían el precio del robot completo.
3.1.4. Ideas de este diseño útiles para diseños para robots caseros
Los aspectos más importantes que nos parecen que se pueden extraer son los siguientes:
La forma de posicionarse, en el caso de un robot casero, tendrá que ser con marcas
por donde vaya pasando (caso del rastreador), o incluyendo el mapa y con marcas
o con algo determinado, conseguir orientarse (en los laberintos).
En las competiciones normales, no va a ser necesario, pero es muy interesante que el
robot pueda recargar sus baterías de forma autónoma, controlando el nivel de esta
y la posición donde tiene la base de recarga.
El uso de elementos que se despliegan de forma telescópica, como podrían ser ban-
deras, capotes u otras herramientas para competiciones como son el sumo.
La adaptación de las armas no letales, a armas inofensivas que solo afectarían a
los robos contrarios, como podría ser emisiones de infrarrojos o ultrasonidos que le
confundirán, ash o luces potentes para cegar sus cámaras, etc.
3.2. Frontline Explorer (Basándo en conceptos milita-
res)
3.2.1. Introducción
La idea general sería un explorador terrestre, cuya misión principal fuese detectar
zonas con enemigos, y comunicárselo a las tropas que lo están controlando.
3.2.2. Usos y funciones
Este robot se basaría en las emisiones y recepciones de señales de radio. La idea es
un robot ligero y rápido, con varios emisores de radio cargados en su interior, para que
al detectar enemigos, los dejase en dicha zona, emitiendo por radio la señal de que ahí
Introducción al diseño de microrrobots móviles 141

142. Aplicaciones de Robots Móviles
hay enemigos. Otro elemento clave sería la autodestrucción por si es visto por las tropas
enemigas, que en vez de volver a la base y que le siguieran, se autodestruyese al oír dispa-
ros o captar movimientos muy rápidos hacia él para desaparecer, o bien dañar al enemigo.
Al autodestruirse, sus emisores de radio, que hubiera dejado ya, seguirían haciendo su
función que es lo que importa.
Para detectar al enemigo usaría una emisión de radio prediseñada del robot, la cual se
lanza al divisar un ser humano, y tras un tiempo de espera, si no se ha recogido respuesta,
el robot sabrá que se trata de un enemigo, ya que no debería saber nada sobre las frecuen-
cia de la señal. En cambio las tropas aliadas deberán llevar un sistema receptor-emisor
que al recibir la señal del robot, emitiese la señal de respuesta para decirle que es de su
bando.
3.2.3. Características
Lo ideal para este explorador sería un peso muy pequeño para poder moverse a
bastante velocidad y cubrir así muchos sectores del terreno sin usar mucho tiempo.
De 3 a 4 kg más o menos.Puede ser mayor debido a la tracción por orugas y a las
baterías.
Las medidas también deberían ser mínimas para pasar inadvertido cerca del enemi-
go. Además iría con pintura de camuaje acorde con el colorido del terreno. Unos
20 cm de alto, y 30 x20 de base.
La tracción podría ser de orugas para sortear obstáculos del terreno fácilmente,
aunque llevará una cámara para ver obstáculos grandes y evitarlos. También puede
llevar ruedas grandes que otorgarían más velocidad al robot a cambio de menos
equilibrio.
La estructura seria bastante baja para no volcar fácilmente, aunque con hueco para
transportar unos cuantos emisores de radio, un sistema mecánico para dejarlos en
el suelo, y otro hueco para llevar el explosivo mínimo que logre autodestruirse.
La cámara estaría en la parte delantera y sería uno de los elementos más sosticados
de los que tendría que constar el robot. Con ella hará la mayoría de las funciones
deseadas.
Evitará obstáculos del terreno más o menos grandes, y divisará formas de personas
para el reconocimiento posterior con radiofrecuencia. Por lo tanto sería una cámara
dedicada a las formas más que a los colores. También se le puede incluir captura de
movimiento para detectar intentos de acercamiento sobre el robot.
El emisor de radio incorporado en el robot, al igual que el receptor, no necesitará
mucho alcance ya que solo es para emitir ondas cuando detecta a una persona. La
frecuencia que emite este y la que recibe el receptor deberán ser distintas para no
recibir la misma que emite, aunque podrán ser elegidas por el fabricante con mucha
libertad.
142 Introducción al diseño de microrrobots móviles

143. CAPÍTULO 3. PROPUESTAS DE DISEÑO DE UN ROBOT MÓVIL
Los emisores de radio de los dispositivos a colocar en el terreno, tienen que ser de
bastante más alcance que el otro, para poder hacer llegar la señal de frontera a los
aliados y que estos procesen las coordenadas.
Las baterías quizás sean la parte más pesada del robot, ya que necesitará bastante
fuerza y larga duración. Podría tener una pequeña placa solar que le hiciera recar-
garse cuando el robot se encuentre expuesto al sol y en reposo.
Un micrófono para captar sonidos de disparo cercanos, será una de las causas que
le puede hacer que se autodestruya.
3.2.4. Observaciones
Otro aspecto difícil de tratar sería la comunicación con otros robots de su mismo tipo,
para no explorar las mismas zonas, o la forma de recorrer el terreno, para abarcar la mayor
parte sin hacer trayectos por zonas que ya ha recorrido.
Se le podría programar para que fuese haciendo zigzag mientras avanza poco a poco
de frente y sortear cualquier obstáculo, o para que avanzase de frente y girase cada vez
que encontrase enemigos u otros obstáculos.
3.2.5. Ejemplo de la estructura
Figura 3.2: Prototipo del Frontline Explorer
Introducción al diseño de microrrobots móviles 143

144. Aplicaciones de Robots Móviles
3.3. NONO, fumigación y control de un invernadero
(Basándose en Robots Industriales
3.3.1. Introducción
A través de la inspiración obtenida en el estudio de los AGV laserguiados, las utilida-
des de la maquinaria agrícola autónoma y del software del robot de inspección de tuberías;
y poniendo como marco un entorno muy estructurado y homogéneo, objeto de avances
tecnológicos hoy en día, como un invernadero, hemos creado esta propuesta de trabajo.
El objetivo es desarrollar un robot capaz de fumigar los cultivos en invernaderos, la-
bor ardua y dura por la temperatura y humedad del ambiente, así como por la exposición
a nocivos productos químicos. El robot cumplirá además tareas de un agricultor atento
a sus cultivos las 24 horas del día, tomando continuamente muestras de las condiciones
climáticas, imágenes de las plantas y realizando un seguimiento a la producción en el
invernadero, con objeto de prevenir y/o curar deciencias en el sistema de riego o en
calendario de tratamiento y fumigación de los cultivos.
Dadas las adversas condiciones del entorno, y la exposición no sólo a agua, sino también
a los productos químicos fumigados, se tendrá que proteger toda la electrónica median-
te un buen sistema de aislamiento. Para ello, lo más able y práctico es eliminar toda
la electrónica posible de este entorno. Así, cada baliza será un simple catadióptrico en
lugar de utilizar emisores de infrarrojos; y situaremos toda la informática de control en
un ordenador central, alejado de los cultivos. Se comunicará con el robot a través de un
sistema de radio.
Nuestro robot debe ser totalmente autónomo. Para ello añadiremos la posibilidad de
auto-recarga de baterías y de productos de fumigación. Además dispondrá de un sistema
de posicionamiento y navegación por el invernadero robusto, capaz de auto-posicionarse
tras perder la orientación.
A continuación entramos en detalle en el diseño del robot:
3.3.2. Sensores
Con la combinación de los sensores descritos a continuación tendremos datos sucien-
tes para que junto con las bases de datos que incorpora el robot se pueda obtener un
óptimo control del invernadero. Todos estos sensores sirven para mandar la información
pertinente a la central del invernadero `domotizado' para que efectúe las operaciones per-
tinentes: apertura/cierre de ventanas, de electro válvulas..
1.Sensor de Humedad:Situado en el brazo (pértiga) del robot, su electrónica debe
ser simple y estar bien aislada y protegida del medio, ya que pueden mojarse o
contaminarse con los productos fumigados, al estar próximos a las plantas. Diseñado
144 Introducción al diseño de microrrobots móviles

145. CAPÍTULO 3. PROPUESTAS DE DISEÑO DE UN ROBOT MÓVIL
para que se introduzca en la tierra y así medir su humedad relativa y calcular el
riego pertinente en función de las bases de datos que lleva implementadas.
2.Sensor de Temperatura:Situado por debajo de la cabeza del robot para realizar
la medida en una altura media, evitando que abajo pudiese afectarle el calenta-
miento de los motores o salpicaduras de agua y que arriba le dé el sol directamente
modicando así la medida. Con este sensor controlaremos la apertura y cierre de
las ventanas para proporcionar la entrada/salida de aire tanto libre (compuertas de
ventilación) como forzada (ventiladores y extractores) para regular dicha tempera-
tura. Para ello se escogerá un dispositivo que aporte gran linealidad en un rango de
temperaturas reducido.
3.Sensor de Luminosidad:Situado en la parte alta de la cabeza del robot para
obtener la medida más óptima sin que le molesten las plantas. Con esta medida
enviamos información a la central del invernadero para que abra/cierre las persianas
del mismo, controlando así la cantidad de luz que incide en las plantas, impidiendo
que les falte luz o que se quemen.
4.Bumpers:Situados perimetralmente a la base del robot para evitar choques inopor-
tunos con las plantas o las jardineras, evitando así que se estropeen tanto el robot
como el cultivo.
Sensores utilizados en el sistema de posicionamiento:
5.Encoders:Medirá la velocidad de giro de oruga. Para disminuir errores de medida
se añadirán un par de ruedas auxiliares lo más nas posibles, en el eje motriz de
cada rueda, sobre las que se realizará la medida de cada encoder. El número de
muestras por vuelta se maximizará para incrementar la precisión de la medida.
6.Fotocélula giratoria:Medirá el ángulo en el que se encuentran los catadióptricos
más cercanos, para ser posteriormente utilizados en los cálculos de triangulación.
7.Lectores de códigos de barras:Se sitúan a ambas caras del robot para leer los
códigos de barras que se vaya encontrando el robot por los pasillos y galerías del
invernadero. A partir de ellos obtienen dos clases de información: una para leer la
posición absoluta de dicho código de barras dentro del plano del invernadero, y otra
para establecer cual es la planta ante la que se encuentra el robot.
8.Cámara a color:para tomar imágenes que muestren el estado de las plantas, y
para mostrar en tiempo real el invernadero a través de Internet.
9.Medidor del nivel del depósito:Una boya similar a las que disponen las cisternas
de los WC, alertará al sistema que el producto químico se está agotando. Una báscula
basada en galgas extensiométricos sobre la que se apoye el depósito, conociendo el
peso del depósito y la densidad del producto empleado, podrá estimar el volumen
restante de líquido a fumigar.
Introducción al diseño de microrrobots móviles 145

146. Aplicaciones de Robots Móviles
10.Medidor del estado de la batería:Con este sensor, al detectar que la batería
está próxima a próxima a agotarse, podemos indicar al robot que se dirija a su
estación de carga.
3.3.3. Movimiento del motor
El robot se desplazará a través de tracción diferencial, por facilitar los cálculos del
posicionamiento por odometría y para permitir giros de 90
o
y 180
o
sobre su propio eje.
Debido a la posibilidad de charcos o terreno más irregular, y dado el gran peso del depósito,
el robot se desplazará a través de orugas para aumentar la adherencia al terreno. Se
incorporarán dos motores eléctricos de corriente continua, debido a la gran potencia que
deben invertir en el desplazamiento del motor (el depósito del robot puede alcanzar hasta
los 200 l) Una etapa de potencia, basada en un convertidor DC/DC controlada por un
microcontrolador, regulará electrónicamente el arranque y movimiento de cada uno de los
motores de forma suave, coordinada y precisa.
3.3.4. Posicionamiento
El posicionamiento del robot se apoya en tres pilares fundamentales: odometría, balizas
(con coordenadas relativas y absolutas), y un mapa del invernadero en la base de datos.
Odometría
Los encoders de cada rueda aportan información precisa sobre el movimiento de cada
una de ellas. A través de ecuaciones cinemáticas, el robot estima la posición en la que se
encuentra, además de conocer la velocidad de giro necesaria en cada rueda para llevar al
robot a la posición deseada. Este sistema es muy propenso a cometer errores, los cuales
además se irán acumulando. Para solventar este problema se distribuyen catadióptricos y
códigos de barras en el invernadero.
Fotocélula y catadriópticos (coordenadas relativas)
Se escogió este sistema debido a que no necesita ningún tipo de electrónica en la baliza:
para abaratar el coste de cada una de ellas (se necesitarán bastantes) y porque se situarán
en un entorno que se mojará con frecuencia.
Una fotocélula se monta sobre un pequeño motor paso a paso. Para cada ángulo de
giro del motor se envía un haz, si es reectado por el catadióptrico, dicho ángulo quedará
almacenado para ser interpretado en la triangulación. Este cálculo halla las coordenadas
en que se encuentra el robot a través de 3 ángulos conocidos, bajo los que se encuentra
un reector cuya posición es conocida de antemano por el robot.
Dado que hay plantas que pueden alcanzar alturas considerables, además de la existen-
cia de pasillos y galerías, y de la gran supercie que presentan algunos invernaderos, nos
sería imposible establecer catadióptricos visibles para el robot desde todos los puntos del
invernadero, eliminando la posibilidad de obtener una coordenada absoluta en su interior.
146 Introducción al diseño de microrrobots móviles

147. CAPÍTULO 3. PROPUESTAS DE DISEÑO DE UN ROBOT MÓVIL
Por esto se colocan reectantes en cada pasillo, los cuales aportaran información sobre la
posición dentro de ese mismo pasillo, sin especicar la galería en la que nos encontramos.
Debido a esto hemos llamado como relativas a las coordenadas obtenidas a través de la
triangulación, las cuales permiten al robot llevar una trayectoria más precisa dentro de
cada pasillo y situarnos correctamente delante de cada jardinera.
La disposición de balizas no puede ser arbitraria y deberá estudiarse con detenimiento.
A raíz de la imposibilidad de obtener coordenadas absolutas mediante triangulación, los
cálculos obtenidos a través de la odometría son fundamentales e insustituibles, llevando el
auténtico peso del posicionamiento del robot. La información aportada por la fotocélula se
reduce a la labor de eliminar el margen de incertidumbre de la odometría (que no es poco).
Para el correcto funcionamiento de la fotocélula giratoria, todos los catadióptricos de-
ben situarse a la misma altura (y coincidiendo con la altura de la fotocélula del robot).
Se colocarán en zonas en las que previsiblemente la planta no ocultará el catadióptrico
con nuevos brotes. Resaltar que ningún objeto debe interponerse entre los catadióptricos
y las posibles trayectorias del robot (vigilar pilares y postes) Sería muy interesante, a la
vez que recomendable, que la disposición de los catadióptricos se repita en cada pasillo;
de este modo, el ángulo bajo el que se ven los reectantes es el mismo independientemente
del pasillo en el que nos encontremos, y el robot podrá posicionarse dentro de cada uno,
aunque desconozca en cual se encuentre. Si no fuera así, una disposición diferente para
cada pasillo requeriría unas ecuaciones distintas para cada galería, y si el robot en algún
momento desconociese en cual se encontrase, no sabría cómo interpretar los ángulos me-
didos por la fotocélula.
Códigos de barras (coordenadas absolutas)
Para solventar dicho inconveniente se añadirán puntos de información extra con una
posición absoluta dentro del invernadero. Se utilizarán aunque la disposición de los cata-
dióptricos sea idéntica en cada pasillo; aún suponiendo que las ecuaciones de la posición
se repitan en cada pasillo, y que se elimina correctamente el margen de incertidumbre,
sigue siendo posible que el robot se `despiste' en algún momento y `olvide' en que pasillo
se encuentra. Con este propósito, y aprovechando que ya se dotó al robot de un lector de
códigos de barras, se añadirán estos códigos en:
Cada jardinera, para `refrescar' la posición del robot con una coordenada absoluta
y perfectamente able cada vez que se acuda a una planta.
Al lado de cada catadióptrico, para que si el sistema en algún momento pierde la
orientación de donde se encuentra, pueda acudir al reectante más próximo y leer
la coordenada absoluta en la que está situado.
Mapa del invernadero
Introducción al diseño de microrrobots móviles 147

148. Aplicaciones de Robots Móviles
Una coordenada por sí sola, como por ejemplo x = 2 m, y = 7 m, no aporta ningún
tipo de información sobre el pasillo en que nos encontramos, donde se encuentran las
jardineras más próximas, o qué se espera encontrar en coordenadas contiguas. Se hace
indispensable un `mapa' del invernadero, que relacione cada coordenada obtenida con
una posición física del invernadero, para así poder conocer por donde podrá desplazarse
el robot, sin chocar con ninguna jardinera, para llegar a algún punto en concreto, y para
permitirá la programación de trayectorias. Dicho mapa se almacenará en la base de datos
del robot y deberá ser reprogramable.
3.3.5. Informática y Software
Debido a la cantidad de información que es capaz de obtener este robot, es necesario
que todos estos datos sean almacenados en bases de datos para su posterior análisis y la
elaboración de estadísticas que ayuden en el futuro a realizar un óptimo seguimiento del
cultivo. Esta base de datos almacenará, para cada jardinera, las condiciones climáticas y
la humedad de la tierra a lo largo del tiempo, el plan de tratamiento cumplido hasta el
momento, imágenes tomadas con la cámara del robot, y otros posibles datos introducidos
por el usuario, como tamaño de las plantas, el día en que se sembró dicho cultivo..Todo
ello se almacenará en el ordenador central del invernadero, de modo que el sistema de te-
lecomunicación del robot va transmitiéndole continuamente toda la información obtenida.
Además cuenta con otras bases de datos implementadas por el usuario o modicadas
a partir de las proporcionadas por defecto, las cuales contienen la información necesaria
para el cuidado del cultivo en función del tipo de planta a tratar. Esta especie de enciclo-
pedia almacenará, por ejemplo, las necesidades de agua y luz de cada planta, el calendario
de tratamiento necesario, fechas óptimas para la recolección de los frutos u hortalizas, etc.
A través de los códigos de barras ubicados en cada jardinera, el robot será capaz de iden-
ticar las plantas de cada una de ellas, para actuar acorde con la información disponible
en sus bases de datos. Tras leer el código de barras, el robot lo transmitirá al ordenador
central, el cual le responderá con las operaciones a realizar.
Por todo lo anterior y por tener que controlar múltiples tareas simultáneamente (po-
sicionamiento, movimiento, lecturas, envío de información por radio..) el microprocesador
del robot cuenta con un sistema operativo de tiempo real para asegurar la máxima exac-
titud en las medidas y en las respuestas y en el tiempo especicado. De todas las tareas
gestionadas, se dará prioridad a la tarea de medida de los pulsos de los encoders para evi-
tar errores ocasionados por intervalos de muestreo no idénticos en la odometría, evitando
así fallos en la trayectoria de desplazamiento.
Tanto el robot como la central del invernadero, disponen de un software con un intui-
tivo interfaz gráco para poder tanto visualizar a tiempo real el invernadero vía Internet,
como para congurar completamente su funcionamiento en función de los parámetros in-
troducidos a cerca de las medidas del invernadero, tipo de plantas cultivadas en cada zona,
tipo de tratamiento para dichas plantas (riego, luz, temperatura y tipo de fumigación),
donde están colocadas las balizas reectantes dentro del invernadero.
148 Introducción al diseño de microrrobots móviles

149. CAPÍTULO 3. PROPUESTAS DE DISEÑO DE UN ROBOT MÓVIL
Figura 3.3:
Todos estos parámetros modicables, hacen que tanto el robot como la central del
invernadero sean totalmente congurables y adaptables a cualquier tipo de invernadero,
siendo una inversión que se puede trasladar a otras instalaciones.
3.3.6. Estructura
Su estructura se basa en un chasis metálico de unos 50 cm. de ancho por un 1m. de
largo y por algo más de un 1 m. de alto aproximadamente, para poder transportar un
bidón de cierta capacidad para darle una autonomía considerable. Dicho chasis estaría
construido en aluminio para aligerar peso.
De abajo arriba consta de las siguientes partes:
Base prismática, dentro de la cual se encuentran alojados los dos motores (uno para
cada oruga) y las dos baterías que alimentan todo el robot. Alrededor de esta base
están alojados los bumpers que cubre todo el perímetro. Encima de la misma es
donde se aloja el bidón de líquido de fumigación.
Cuerpo del robot: Situado en la parte delantera del mismo, estrecho y alto es donde
se aloja el microprocesador y la electrónica de acondicionamiento de los sensores.
En la parte superior de este cuerpo y a ambos lados, están colocados los lectores de
Introducción al diseño de microrrobots móviles 149

150. Aplicaciones de Robots Móviles
códigos de barras. Esta estructura debe garantizar un gran aislamiento y resistencia
tanto al agua como a los productos químicos fumigados.
Brazos (Pértigas): Situados a ambos lados del robot y en la parte alta del cuerpo
incorporan cuatro bocas de fumigación, tres orientadas hacia abajo y la cuarta hacia
el lateral. Ésta pértiga también aloja el sensor de humedad, el cual está diseñado
para clavarse en la tierra y así medir la humedad relativa de ésta.
Cabeza: Esta situada encima del cuerpo y aloja tanto la cámara en su parte frontal,
como el sensor de luminosidad encima, y como el de temperatura en la parte inferior.
Dentro de dicha cabeza se encuentra el módulo de radio encargado de enviar / recibir
la información de la central. También incluye la fotocélula en la parte más superior
del robot, para poder captar catadióptricos bajo un ángulo de hasta 360
o
.
Figura de la estructura del robot:
Figura 3.4:
3.3.7. Otros detalles
Además de todos los sensores y sistemas anteriormente indicados, el robot consta de
un emisor y receptor vía radio para transmitir/recibir la información oportuna a la central
del invernadero para que actúe sobre las electro válvulas, persianas, ventanas..También
el robot incorpora una cámara en la parte delantera de la `cabeza' del robot para poder
ver en directo el invernadero desde casa vía Internet, ya que la señal de video es enviada
150 Introducción al diseño de microrrobots móviles

151. CAPÍTULO 3. PROPUESTAS DE DISEÑO DE UN ROBOT MÓVIL
por radio a la central del invernadero y de ésta se lanza a Internet. Esta cámara también
toma fotos para tomar información gráca del crecimiento de los cultivos.
El robot dispone de un sensor para el nivel de las baterías, de modo que si percibe
que se están agotando, el mismo pueda ser capaz de acudir al punto de toma de red más
próximo para auto-recargarse. Por último se incorpora el sensor en el depósito, para avisar
a la central que el producto químico está agotándose.
Como siguiente fase se le podrían incorporan a dicho robot sistemas de vigilancia para
establecer seguridad en el invernadero.
Introducción al diseño de microrrobots móviles 151

152. Capítulo 4
Bibliografía
4.1. Aplicaciones Industriales
4.1.1. Limpieza Industrial
4.1.1.1. Inspector Bot 3
[1] -http://www.eventronic.info/productos.htm
4.1.1.2. GOYA: Prototipo del proyecto Eftcor
[2] -http://www.dte.upct.es/investigacion/proyectos/eftcor/goya.html
4.1.1.3. SAAMS
[3] - Portal Ocial de Limpieza Industrial.
http://www.1a3soluciones.com/DOCUMENTOS/ ARTICULOSTITULARES90R.htm
4.1.2. Transporte de mercancías
4.1.2.1. Automated Material Transport System (AMTS)
[4] -http://www.rec.ri.cmu.edu/index.html
4.1.2.2. Vehículos de Guiado Automático (AGV)
[5] -http://www.logismarket.es/empresas/carretillas-transpaletas-otros-vehiculos/vehiculos-
guiado-automatico-agv/4441912
[6] -http://www.agve.se/School/agvsch.htm
[7] -http://www.agvp.com/
[8] -http://www.cassioli.com/eng/agvlgv.htm
4.1.3. Agricultura
[9] -http://www.rec.ri.cmu.edu/index.html
152

153. CAPÍTULO 4. BIBLIOGRAFÍA
4.1.3.1. Tractor Autónomo
[10] -http://www.rec.ri.cmu.edu/projects/safeguarding/index.htm
4.2. Aplicaciones Innovadoras y de Servicio
4.2.1. Medicina
[11] - Artículo sobre Robótica y Medicina.
http://www.clc.cl/AreaAcademica/RevistaMedicaJulio2005/articulo003.htm
[12] - Articulo Un robot en el hospital.
http://www.elmundo.es/elmundosalud/2004/09/06/medicina/1094463055.html
[13] - Articulo Operations-Roboter DaVinci.
http://www.klinikum.uni-heidelberg.de/Surgical-robot.4792.0.html?&L=1
4.2.2. Domestico y Ocina
[14] - Artículo Aparecen los primeros precursores del robot personal.
http://www.alfa.une.edu.ve/biblio/BiblioGenreral/N/N/NUEVA6.asp
[15] - Articulo Los robots domésticos.
http://www.gio.gov.tw/info/nation/sp/fcr/2006/04/p20.htm
[16] - Artículo sobre el robot U-ROBO.
http://spanish.engadget.com/2006/11/02/el-robot-domestico-u-robo-de-ed-con-rd/
[17] - Articulo Japón apuesta por los robots para el cuidado de ancianos.
http://iblnews.com/story.php?id=1262
[18] - Compañía de MARON-1.
http://www.fujitsu.com
[19] - Artículo sobre Robots para el uso doméstico.
http://www.euroresidentes.com/Blogs/avancestecnologicos/2004/10/robots-para-el-uso-domstico.htm]
4.2.3. Ocio y Entretenimiento
[20] - Artículo sobre el robot Qrio.
http://www.pcdoctor.com.mx/Radio%20Formula/temas/Robotica.htm
[21] - Artículo sobre el robot Aibo.
http://axxon.com.ar/not/155/c-1550168.htm
[22] - Robots de ocio y entretenimiento.
http://www.androidworld.com/prod02es.htm
[23] - Página ocial del robot Aibo.
http://www.eu.aibo.com
[24] - Página ocial del robot Qrio.
http://www.sony.net/SonyInfo/QRIO
[25] - Compañía del robot gato Necoro.
http://www.necoro.com/home.html
[26] - Compañía del robot Robosapien.
http://www.trendtimes.com
Introducción al diseño de microrrobots móviles 153

154. Aplicaciones de Robots Móviles
[27] - Página ocial en español de Furby.
http://furby.hasbroiberia.com
4.2.4. Servicios de Comunidad y Construcción
[28] - Antonio Barrientos,Nuevas Aplicaciones de la Robótica. Robots de Servicio.
(Departamento de Automática, Ingeniería electrónica e Informática industrial DISAM-
UPM.)
[29] - Fundación COTEC para la innovación tecnológica,Robótica y Automatización
[30] - Ismael Lafoz Pastor,Robots Personales. Interacción Emocinal Hombre-Robot
[31] - IEEE Robotics&Automation Magazine,TOURBOT and WebFAIR
[32] - Diego Rodríguez-Losada González,Slam Geométrico en Tiempo Real para Robots
Móviles en Interiores Basado en EKF(Tesis Doctoral. E.T.S.I Industriales-UPM)
[33] - Marcelo Sabbatin,Museos y Centro de Ciencia Virtuales. Complementación
y Potenciación del Aprendizaje de Ciencias a Través de Experimentos virtuales(Tesis
Doctoral. Universidad de Salamanca.)
[34] - Óscar Déniz Suárez,Contribuciones al análisis y desarrollo de robots sociables
(Tesis Doctoral. Universidad de Las Palmas de Gran Canaria.)
4.3. Aplicaciones de Vigilancia
4.3.1. Evitación de obstáculos
[35] -http://www.cea-ifac.es/actividades/jornadas/XXIV/documentos/incon/139.pdf
4.3.2. Helicóptero vigilante
[36] -http://www.saic.com/products/aviation/vigilante/vig.html
4.3.3. MDARS y variantes
[37] -http://www.nosc.mil/robots/land/mdars/mdars.html
[38] -http://www.nosc.mil/robots/land/mdars/dndmdars.html
[39] -http://www.nosc.mil/robots/land/mdars/auvsjohn.html
[40] -http://www.nosc.mil/robots/air/amgsss/virtual.html
[41] -http://www.nosc.mil/robots/air/amgsss/mssmp.html
[42] -http://www.nosc.mil/robots/land/robart/robart.html
[43] -http://www.nosc.mil/robots/research/TechXfer/TechXfer.html
[44] -http://www.nosc.mil/robots/surface/usv/usv.html
4.3.4. Robot de vigilancia surcoreano
[45] -http://www.technovelgy.com/ct/Science-Fiction-News.asp?NewsNum=762 l
154 Introducción al diseño de microrrobots móviles

155. CAPÍTULO 4. BIBLIOGRAFÍA
4.3.5. Rotundus
[46] -http://www.rotundus.se/
4.3.6. Delegación española: Ofro, Asedro y demás robots
[47] -http://www.adx2.com/
4.3.7. SRV-1
[48] -http://www.thinkgeek.com/geektoys/rc/8698/
4.3.8. Telerrobótica
[49] -http://www.microbotica.es/web/downl/docs/EIWIAL.pdf
4.3.9. Visión articial
[50] -http://www.fdi.ucm.es/profesor/pajares/Doctorado-Percepcion%20Visual%20Articial/
4.3.10. Localización (general)
[51] -http://gsyc.escet.urjc.es/moodle/le.php/10/Teoria/ir-localizacion.pdf
4.3.11. Localización por Monte Carlo
[52] -http://enc.smcc.org.mx/proceedings/talleres/TALLER-ROBOTICA/
TRENC062GarciaSucar.pdf
4.4. Aplicaciones Militares
4.4.1. Empresas de robótica militar
[53] - Robot Big Dog.
http://www.bostondynamics.com/content/sec.php?section=BigDog
[54] - Avión no tripulado DASSAULT.
http://www.dassault-aviation.com/gb/home/
[55] - Robots de todo tipo (reconocimiento, packs de vigilancia..).
http://www.mesa-robotics.com/
[56] - Robots TALON (SWORD).
http://www.foster-miller.com
[57] - Empresa Automatika (Dragon Runner, y otros modelos).
http://www.automatika.com
[58] - Empresa IROBOT.
http://www.irobot.com
Introducción al diseño de microrrobots móviles 155

156. Aplicaciones de Robots Móviles
4.4.2. Páginas de ociales de información militar
[59] - Web de las fuerzas aéreas de Estados Unidos.
http://www.af.mil/factsheets/
4.4.3. Información militar de todo tipo
[60] -http://www.portierramaryaire.com
[61] -http://www.rs.ejercito.mil.ar
4.4.4. Información general sobre tecnología militar de EEUU
[62] -http://www.globalsecurity.org/military/
[63] -http://www.army.mil/fcs/
[64] -http://www.defensereview.com
[65] -http://www.darpa.mil
4.4.5. Información sobre el PREDATOR
[66] -http://www.airpower.maxwell.af.mil/apjinternational/apj-s/2005/4tri05/desjarlais.html
4.4.6. Información sobre los SWORD
[67] - Articulo del New York Times sobre los SWORD.
http://www.nytimes.com/2005/02/16/technology/16robots.html
4.4.7. Artículos sobre teoría del futuro de los robots
[68] - Las 3 leyes de Asimov.
http://es.wikipedia.org/wiki/Tresleyesdelarob%C3%B3tica
4.5. Aplicaciones en Investigación y Desarrollo
4.5.1. Robots humanoides
[69] - Robot guía.
http://prw.kyodonews.jp/prwle/release/M100096/ 200610037073/attach/
News%20from%20TMSUK%20The%20rst%20hospital%20gude%20and%
20receptionist%20robots%20in%20the%20world.pdf
4.5.2. Robots con forma de animal
[70] - Robot araña.
http://www.newlaunches.com/archives/thewallclimbingrobot.php
[71] - Video del robot araña.
http://www.youtube.com/watch?v=KU-S7jjBcho&eurl=
156 Introducción al diseño de microrrobots móviles

157. CAPÍTULO 4. BIBLIOGRAFÍA
[72] - Anna Konda.
http://www.sintef.no/cgi-bin/MsmGo.exe?grabid=0&pageid=7157&query=anna
%20konda&hiword=anna%20konda%20
4.5.3. Formas variadas
[73] - HOSPI.
http://robot.watch.impress.co.jp/cda/news/2006/10/19/224.html
[74] - Ballbot.
http://www.cmu.edu/PR/releases06/060809ballbot.html
[75] - Spirit y Opportunity.
http://marsrovers.nasa.gov/home/
[76] - nBot.
http://www.geology.smu.edu/ dpa-www/robo/nbot/index.html
4.5.4. Proyectos futuros
[77] - Satélite ayudante Personal (PSA).
http://ic-www.arc.nasa.gov/story.php?sid=57&sec=14
[78] - Hormigas.
http://www.ai.mit.edu/projects/ants/
[79] - Robots que sienten.
http://www.elmundo.es/elmundo/2005/02/03/ciencia/1107418596.html
[80] -http://www.infobae.com/notas/nota.php?Idx=165265&IdxSeccion=100442
[81] -http://www.foroware.com/noticia.asp?id=255
[82] - Pillcam.
http://www.israel21c.org/bin/en.jsp?enDispWho=Articles%5El1466&
enPage=BlankPage&enDisplay
Introducción al diseño de microrrobots móviles 157

158. Capítulo 5
CD ARM (Aplicaciones de Robots
Móviles)
En el cd ARM (Aplicaciones de Robot Móviles) se amplia la información del trabajo.
Esta compuesto por carpetas que incluyen fotos, videos, artículos o web relacionadas con
cada uno de los apartados del trabajo. También puedes encontrar el trabajo en diferentes
formatos de texto desde formato Microsoft Word hasta en PDF; además de una versión
del trabajo escrita en Latex, de la cual hemos generado otra versión en PDF. Además to-
das las transparencias de la presentación de ARM en formato Microsoft PowerPoint y Pdf.
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