Marco teorico del robot

1. Existen muchas formas de definir el término robot, podemos utilizar la definición de 1979 del
Robot Institute of America, que dice:
Es un manipulador reprogramable y multifuncional diseñado para mover material, partes,
herramientas o bien dispositivos especializados para desempeñar una variedad de labores a
través de movimientos diversos programados.
Obviamente esta definición es bastante rígida e insípida; de una forma más personal se puede
decir que un robot es un dispositivo que permite realizar labores mecánicas normalmente
asociadas con los humanos de una manera mucho más eficiente, y sin necesidad de poner en
riesgo la vida humana.
Historia
La palabra robot, no es un término acuñado recientemente, el origen etimológico de esta
palabra proviene del término checo "Robota" es decir trabajo forzado y su uso se remonta a la
obra teatral (PLAY) de 1921 del checo Karel Capek titulada R.U.R., Robots Universales de
Rossum (Fig. 1). En esta obra Capek habla de la deshumanización del hombre en un medio
tecnológico; a diferencia de los robots actuales estos no eran de origen mecánico, sino más bien
creados a través de medios químicos.
Pero no fue sino hasta 1942 que el término robótica, es decir el estudio y uso de robots, se
utiliza por primera vez por el escritor y científico ruso-americano Isaac Asimov en una pequeña
historia titulada Runaround.
Ahora surge la pregunta: a partir de cuándo nacen los robots tal y como los conocemos hoy en
día? Hacia finales de la década de los 50 y principios de los 60 salen a la luz pública los
primeros robots industriales conocidos como Unimates diseñados por George Devol y Joe
Engelberger, este último creó Unimation y fue el primero en mercadear estas máquinas, con lo
cual se ganó el título de "Padre de la Robótica".
Ya en la década de los 80 los brazos industriales modernos incrementaron su capacidad y
desempeño a través de microcontroladores y lenguajes de programación más avanzados. Estos
avances se lograron gracias a las grandes inversiones de las empresas automovilísticas.
Sensores:
Los robots utilizan sensores para así obtener información acerca de su entorno. En general, un
sensor mide una característica del ambiente o espacio en el que está y proporciona señales
eléctricas. Estos dispositivos tratan de emular los sentidos humanos, es decir el olfato, la visión,
el tacto, etc. Pero estas máquinas tienen la ventaja de poder detectar información acerca de los
campos magnéticos u onda ultrasónicas.
Los sensores de luz para la robótica vienen en diferentes formas, fotorresistencias, fotodiodos,
fototransistores, obteniendo todos estos el mismo resultado, es decir cuando un haz de luz es
detectado ellos responden ya sea creando o cambiando una señal eléctrica la cual será
analizada y el dispositivo tomará una decisión o bien proveerá la información. Mediante el uso
de un filtro frente a un sensor de luz se puede crear una respuesta selectiva con lo cual el robot
únicamente podrá ver determinados colores.

2. La visión robótica es uno de los grandes retos para los ingenieros de hoy en día. Es difícil
programar un robot para que sepa qué ignorar y que no. Estas máquinas tienen problemas para
interpretar sombras, cambio de luces o brillo, además para poder tener percepción de la
profundidad es necesario que tengan visión esteroscópica al igual que los humanos. Otro de los
grandes inconvenientes es el lograr resolver imágenes tridimensionales para poder generar una
imagen tridimensional a partir de dos imágenes muy similares en un tiempo corto se requiere
de grandes cantidades de memoria y de un procesador muy poderoso. En las figuras 3 y 4
podemos observar la diferencia que existe entre la visión humana y la visión robot.
Los sensores de tacto también ayudan a los robots sin capacidad de visión a caminar. Los
sensores contactan y envían una señal pompean para que el robot sepa que ha hecho "tocado"
algún objeto. El material más usado es el "Piezoelectric".
Los sensores de posición hacen posible el enseñar a un robot a hacer una función respectiva en
función de los movimientos. Los sensores en ciertos puntos del robot guardan información
sobre el cambio de una serie de posiciones. El robot recuerda la información y repite el trabajo
en forma exacta a como fue realizado inicialmente. (Fig. 5)
Beneficios
El beneficio que los robots generan es increíble para los trabajadores, industrias y países.
Obviamente estos beneficios dependerán de la correcta implementación de los mismos, es
decir, se deben utilizar en las labores adecuadas, por ejemplo manipulando objetos muy
pesados, sustancias peligrosas o bien trabajando en situaciones extremas o dañinas para el
hombre; y más bien dejando a los seres humanos realizar las tareas de técnicos, ingenieros,
programadores y supervisores. ¿Pero cuáles son esos beneficios? Podemos mencionar el
mejoramiento en el manejo, control y productividad, todo esto asociado a una significativa
mejora en cuanto a la calidad del producto terminado, factor determinante en un mundo
globalizado.
Al ser los robots máquinas pueden trabajar día y noche, en una línea de ensamble sin perder un
ápice de su desempeño, reduciendo los costos de producción; otra enorme ventaja comparativa
en el difícil mercado de hoy en día.
Arquitectura de un Robot
El concepto de arquitectura de un robot se refiere primordialmente al software y hardware que
definen el ámbito de control de una máquina de este tipo. Una tarjeta controladora que ejecuta
algún software para operar motores no constituye por sí misma la arquitectura, más bien el
desarrollo de módulos de software y la comunicación entre ellos y el hardware es lo que la
define realmente.
Los sistemas robóticos son complejos y tienden a ser difíciles de desarrollar, esto debido a la
gran variedad de sensores que deben integrar, así como delimitar su rango de acción, por
ejemplo en un brazo robot cuál va a ser el radio de giro o la altura máxima a la que puede
levantar algún objeto que está manipulando.
Los desarrolladores de sistemas típicamente se han basado en los esquemas tradicionales de
desarrollo para construir dispositivos robóticos pero ha quedado demostrado la ineficiencia de
este proceso, es decir un diseño que ha funcionado muy bien para operaciones teledirigidas –
manejo de robots submarinos por seres humanos- no ha dado los resultados esperados para
sistemas autónomos –robots de exploración espacial-.

3. La nueva tendencia para el desarrollo de arquitectura robótica se ha enfocado en lo que
podemos nombrar sistemas reactivos o bien basados en el entorno, esto quiere decir que los
robots tendrán la capacidad de reaccionar sin necesidad de la intervención humana ante ciertas
situaciones de eventual peligro para la máquina. Un claro ejemplo de este tipo de diseño es el
robot utilizado para la exploración en Marte, el cual mediante sensores determina el ambiente
que lo rodea y puede tomar la decisión más acertada acerca de la ruta u operación a realizar.
Todo esto está motivado por el tiempo que tomaría en llegar a la superficie marciana las
órdenes desde la Tierra.
Capacidad de Pensar e Inteligencia Artificial
La capacidad de pensar de los robots está lejos de ser una realidad, los esfuerzos para imitar el
pensamiento humano se han centrando alrededor de lógica basada en reglas, es decir
respuestas afirmativas o negativas y los datos son almacenados en formato binario –unos y
ceros- para ser manipulado mediante reglas preprogramadas; la mayoría de los llamados
"cerebros robots" están basados también en reglas y muy frecuentemente se encuentran
codificadas en un único microchip.
Los sistemas basados en reglas pueden ser utilizados para crear inteligencia artificial, esto se
logra mediante la programación de una enorme cantidad de datos dentro de la computadora y
confiando en esos datos para lograr imitar la inteligencia. Por ejemplo una computadora puede
ayudar a diagnosticar una enfermedad mediante la comparación de síntomas con aquellos que
están en su base de datos. Estos "sistemas expertos" pueden conocer más hechos que un único
individuo, pero su utilidad es muy específica y no pueden aprender, por lo tanto únicamente
podrán desempeñarse en la labor para la que fueron programados.
Un nuevo acercamiento al tema de la inteligencia artificial se da mediante las llamadas redes
neurales, estos sistemas han sido modelados a partir del cerebro humano y su ventaja respecto
a los sistemas basados en reglas radica en que pueden manejar conceptos un poco ambiguos,
un sistema neural "aprende" mediante la exposición a grandes cantidades de preguntas y
respuestas; una vez entrenado puede dar una respuesta a una pregunta relativamente acertada
es decir dará la respuesta o respuestas más probables.
Un tercer enfoque y quizás el más reciente en este campo es el llamado mecanismo de
estímulo-respuesta, desarrollados por Rodney Brooks del M.I.T. Estos mecanismos consisten
por ejemplo en conectar directamente sensores de luz a motores, haciendo posible que los
motores se activen mediante el impulso de búsqueda de luz, con esto se logra algo que semeja
la inteligencia.
Compañías que producen robots
Express en Carolina del Sur. Actualmente compañías como Caterpillar, BT Systems y AGV
Products.
Robots para exploración marina: Estos dispositivos le han permitido al ser humano realizar
labores a profundidades y bajo condiciones extremas para cualquier buzo; existen dispositivos
operados mediante el sistema umbilical es decir un cable que los une a la superficie o bien tele
operados. Compañías importantes en son por ejemplo Oceaneering International Inc. y R.O.V.
Technologies,
Robots manipuladores, es decir brazos robots. Destaca la compañía ADEPT, prácticamente la
única sobreviviente en este campo luego de la crisis de los 80; COMAU, Kawasaki y Komatsu.

4. La robótica es un tema fascinante, mezcla conceptos de todas las ramas de la ingeniería, pero
su uso principal se da en los procesos productivos, desde la selección automatizada de piezas
hasta el ensamble de automóviles, es decir aquello todo aquellas que son el área de estudio de
la ingeniería industrial. La era industrial de la robótica de desarrollo se impulsó en las últimas
décadas. En lo que será con respecto al futuro, creemos que en las próximas décadas la
producción de la robótica se va a impulsar aún más, porque la tecnología evoluciona, nunca se
queda atrás, siempre va adelante. Esto significa para nosotros que una pieza de maquinaria del
año 2000, no va a ser igual de efectiva que una máquina del año 2002, y así se va a ir
produciendo una inteligencia que cumpla con las metas que el usuario le va a dar; claro está
que va hacer en una manera mucho más rápida y con mejor calidad.
El beneficio que se obtiene con el uso de estas máquinas es mejorar el nivel de productividad de
las empresas, factor sumamente importante en un mundo globalizado, en dónde el lograr llevar
el producto de mejor calidad al mejor precio le permitirá dominar las ventasen el mercado
mundial. Además con los avances en la programación de estas máquinas se logra llegar de una
manera más eficaz a cumplir los requerimientos de un cliente, es decir le podemos dar a
nuestro cliente un servicio de acuerdo a sus necesidades.
Al surgir la pregunta: ¿Acaso una máquina va a sustituir totalmente la mano de obra humana?
La respuesta es no, ya se sabe que una máquina se hizo con el propósito de realizar acciones
repetitivas que un humano pueda hacer, de esta manera se pueda espera que un robot llegue a
realizar el trabajo que hace un armador o un pintor, pero siempre se va a necesitar de una
persona para poder corregir o revisar las funciones de un robot. Es decir pensar, diseñar, crear,
la inteligencia artificial se encuentra en una etapa muy temprana de su desarrollo no se puede
descartar la posibilidad de que en un futuro las máquinas lleguen a pensar, pero siempre habrá
seres humanos creando y diseñando estas máquinas.
Si Costa Rica quiere ser competitiva en el ámbito productivo y dejar atrás el subdesarrollo
económico, debe modernizar su estructura productiva, utilizando los adelantos tecnológicos
que existen. Un claro ejemplo de éstos es la robótica. Si bien es cierto que existen compañías
que utilizan estos dispositivos, como Intel, éstas son más que todo maquilas, no son empresas
de capital nacional que logren dejar en el país ganancias que puedan ser reinvertidas en la
adquisición de nueva tecnología. Eso sí el apoyo claro por parte del gobierno viene a ser un
factor decisivo para poder obtener los resultados correctos, y no se quiere decir que sea el
gobierno el que invierta, sino más bien que facilite mediante incentivos tributarios la inversión
por parte de las empresas nacionales en el campo de la alta tecnología.
Los adelantos en el campo de la robótica industrial siempre van a influir en los procesos
productivos y viceversa; al desarrollarse un nuevo circuito o procesador inmediatamente se
puede vislumbrar su efecto en el posible mejoramiento de un proceso industrial o bien las
necesidades de un proceso productivo generan nuevas tecnologías. Estas necesidades siempre
van a buscar una perfección, mientras mejor sea la mecánica en los robots más beneficios se
obtendrán en el nivel de producción, modificando de una manera positiva las estadísticas
estimadas de la venta de un producto en una compañía.