Robotica - Unidad 01

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“Robótica"
BREVE HISTORIA

Contenido

Concepto Según (ISO)
HISTORIA
ALGORITMOS
APLICACIONES
VENTAJAS Y DESVENTAJAS
CONCLUSION

Concepto Según (ISO)
Un robot es un dispositivo Manipulador,
multifuncional reprogramable con varios
grados de libertad, capaz de manipular
materias, piezas, herramientas o dispositivos
especiales según trayectorias variables
programadas para realizar tareas diversas

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Que es la Robótica

El conjunto de conocimientos teóricos y
prácticos que permiten concebir, realizar y
automatizar sistemas basados en estructuras
mecánicas poli articuladas, dotados de un
determinado grado de "inteligencia" y
destinados a la producción industrial o al
sustitución del hombre en muy diversas tareas

La Robótica es una tecnología
multidisciplinaria, ya que hace uso de los
recursos que le proporcionan otras ciencias;
por ejemplo en el proceso de diseño y
construcción de un robot, intervienen muchos
campos pertenecientes a otras ramas tales
como la Mecánica, Electrónica, Informática,
Matemática, etc.

¿ Indique cual otra ciencia tiene participación ?

Según el Instituto Norteamericano de Robótica
RIA: “Manipulador multifuncional y
programable, diseñado para mover materiales,
piezas, herramientas o dispositivos especiales,
mediante movimientos programados y variables

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que permiten llevar a cabo diversas tareas”.
(Definición no aceptada por Japón).
¿ CUAL ES LA DIFERENCIA BASICA
ENTRE UN ROBOT Y UN ANDROIDE ?

Androide: Palabra procedente del griego
(andros=hombre, eidos=forma).

ROBOT : No necesariamente tiene forma
forma humana existen diversidad
de formas y tamaño

EL TERMINO ROBOT ( origenes )

El término "robot" se debe a Karel Capek, quien
lo utilizó en 1917 por primera vez, para
denominar a unas máquinas construidas por el
hombre. Deriva de "robotnik" que define al
esclavo de trabajo.

De la novela RUR ( Robots Universales Russum )
Autor Karel Capek, Año 1920
Teatro nacional de Praga

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HISTORIA

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ROBOTS DESDE EL PUNTO DE VISTA DE LA
HISTORIA

A mediados del siglo XVIII, J. de Vaucanson
construyó varias muñecas mecánicas de
tamaño humano que ejecutaban piezas de
música.

1952 Una máquina prototipo de control
numérico fue objetivo de demostración en el
Instituto Tecnológico de Massachusetts
después de varios años de desarrollo

1954 G.C. Devol desarrolla diseños para
Transferencia de artículos programada

1959 Se introdujo el primer robot comercial
por Planet Corporation. Estaba controlado por
interruptores de fin de carrera. ¿?? Que es esto

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1961 Un robot Unimate se instaló en la Ford
Motors Company para atender una máquina de
fundición de troquel.

1966 Trallfa, una firma noruega, construyó e
instaló un robot de pintura por pulverización

1968 Un robot móvil llamado ‘Shakey’’ se
desarrollo en SRI (standford Research
Institute), estaba provisto de una diversidad
de sensores así como una cámara de visión y
sensores táctiles y podía desplazarse por el
suelo

1973 Se desarrolló en SRI el primer lenguaje
de programación de robots del tipo de
computadora para la investigación con la
denominación WAVE. Fue seguido por el
lenguaje AL en 1974. Los dos lenguajes se
desarrollaron posteriormente en el lenguaje
VAL comercial para Unimation por Víctor
Scheinman y Bruce Simano

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1974 Kawasaki, bajo licencia de Unimation,
instaló un robot para soldadura por arco para
estructuras de motocicletas

1975 El robot ‘Sigma’’ de Olivetti se utilizó en
operaciones de montaje, una de las primitivas
aplicaciones de la robótica al montaje

1983 Informe emitido por la investigación en
Westinghouse Corp. bajo el patrocinio de
National Science Foundation sobre un sistema
de montaje programable adaptable (APAS), un
proyecto piloto para una línea de montaje
automatizada flexible con el empleo de robots

1984 Robots 8. La operación típica de estos
sistemas permitía que se desarrollaran
programas de robots utilizando gráficos
interactivos en una computadora personal y
luego se cargaban en el robot.

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Las tres leyes de la robótica

LAS TRES LEYES DE LA ROBOTICA

1. Un robot no puede causar daño a un ser humano ni,
por omisión, permitir que un ser humano sufra daños.

2. Un robot debe obedecer las órdenes dadas por los
seres humanos, salvo cuando tales órdenes entren en
conflicto con la Primera Ley.

3. Un robot ha de proteger su existencia, siempre que
dicha protección no entre en conflicto con la Primera o la
Segunda Ley.

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ORIGEN

Las Tres Leyes de la Robótica de Asimov aparecen
formuladas por primera vez en 1942 en el relato El
círculo vicioso de Asimov. El autor busca situaciones
contradictorias en las que la aplicación objetiva de las
Tres Leyes se pone en tela de juicio planteando a la vez
interesantes dilemas filosóficos y morales que, en esta
colección, Robots & Aliens están más presentes que
nunca.

En 1985, Asimov publicó un relato en la que uno de sus
robot se ve obligado a herir a un ser humano por el bien
del resto de la humanidad. Surge así una nueva ley,
considerada la Ley Definitiva, la llamada Ley Cero,
superior a todas las demás: "Un robot no puede lastimar
a la humanidad o, por falta de acción, permitir que la
humanidad sufra daños". Quedando así modificada la
primera ley: "Un robot no debe dañar a un ser humano,
o permitir, por inacción, que un ser humano sufra daño,
a menos que tal acción viole la Ley Cero".

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LA ROBOTICA EN NUESTROS DIAS

Automatización y Robótica

La robótica es la parte de la automatización
industrial que combina las máquinas-herramienta
con la informática.
La robótica se encarga del diseño, fabricación y
utilización de máquinas automáticas
programables con el fin de realizar tareas
repetitivas como el ensamble de automóviles,
componentes, etc. y otras actividades.
La robótica se ocupa de todo lo concerniente a los
robots:
Control de motores
Mecanismos automáticos neumáticos
Sensores
Sistemas de cómputos
Etc

Japón planea crear millonaria industria de
"Robots Humanoides". ( I, ROBOT )


Para finales de la década, la gente que
desarma bombas y busca sobrevivientes
después de un desastre no necesitaría
arriesgar más su vida


SONY PRESENTA UN NUEVO ROBOT
AMIGO

La multinacional de electrónica Sony ha
presentado hoy un robot que define como "un
buen amigo del hombre


ROBOTS CAPACES DE CREAR ROBOTS

La revista científica Nature dio a conocer hace
unos días uno de los mayores avances
científicos en el campo de la inteligencia
artificial, aunque pequeños y con funciones
básicas existen Robot que construyen otros
Robots.

Pregunto es esto posible ¿?????
Why, please give some kind of example.

¿Quien será mas preciso y rápido el
Hombre o la maquina ?


Anatomía del robot
La anatomía del robot se refiere a la construcción
física del cuerpo, brazo y muñeca de la máquina.

Las articulaciones del cuerpo y del brazo se
emplean para situar el efector final y las
articulaciones de la muñeca se utilizan para
orientar dicho efector final.

A los movimientos de las articulaciones
individuales de estas dos categorías se denominan
“grados de libertad”


Efectores finales

Elementos terminales o efectores finales.

Para las aplicaciones industriales, las capacidades del robot
básico deben aumentarse por medio de dispositivos adicionales.
Podríamos denominar a estos dispositivos como los periféricos
del robot, incluyen el herramental y los sistemas sensores que
permiten al robot interactuar con su entorno. Por lo tanto

El efector final representa el elemento que está unido a la
muñeca. Es la herramienta que permite que el robot realice
una operación particular. Los efectores finales pueden
dividirse en dos categorías: pinzas y herramientas


Sistemas de impulsión
El sistema de impulsión proporciona al robot la
capacidad para desplazar su cuerpo, brazo y
muñeca mediante cables, poleas, cadenas,
engranajes, etc.
El sistema de impulsión determina la velocidad de
los movimientos, la resistencia mecánica y su
rendimiento dinámico.
Su clasificación se realiza según el tipo de energía
utilizado:

Impulsión hidráulica:
Permiten una gran capacidad de carga tiene
una precisa regulación de velocidad se utiliza
cuando el tamaño del equipo es muy grande

Impulsión eléctrica:
Es la que más se utiliza, por su fácil control la
precisión de los movimientos es mayor que con
otros sistemas.
Los robots eléctricos tienden a ser más pequeños
además de permitir un funcionamiento con
baterías, utilizan generalmente motores paso a
paso o servomotores de CC.


Impulsión neumática
Emplea el aire comprimido como fuente de
energía, los movimientos son rápidos pero de no
mucha precisión. músculos eléctricos
Aparecidos recientemente en el mercado
Se basan en un metal especial llamado Nitinol,
sensible a la temperatura.


Programación del robot
Se define como la enseñanza de la tarea que debe
realizar el robot. Engloba la trayectoria que debe
seguir, el control del efector final y la respuesta a
las señales de los sensores.
Existen dos métodos básicos:
Programación gestual
Consiste en forzar el brazo del robot a desplazarse
a través de la secuencia de movimientos
requerida, almacenando los puntos
mediante una caja de control.
Para la reproducción de trayectorias, se le
“enseñan” los extremos y el control calcula los
puntos intermedios en función del tipo de
trayectoria. Sé utilizan para programar robots de
reproducción Programación textual
Mediante una computadora y un lenguaje de alto
nivel se escribe la secuencia que el robot deberá
seguir, pudiendo realizar cálculos
y tomar decisiones lógicas en función de los datos
procedentes de los sensores.
La programación se realiza “off-line”, sin
interferir en el trabajo del robot.
Se utiliza en los llamados robots inteligentes


ALGORITMOS

Los algoritmos son una secuencia de pasos que
conducen a la realización de una tarea

Es un conjunto ordenado finito y bien definido
de etapas que conducen a la obtención de un
resultado

TIPOS DE ALGORITMOS

Algoritmo de Inspección (controla al robot
en la tarea de inspección del laberinto, donde
el robot se hará un "mapa mental" de las
paredes del laberinto

Algoritmo de Generación de trayectoria
óptima (este algoritmo selecciona entre los
posibles caminos, el más óptimo).

Algoritmo de seguimiento de una
trayectoria (su función básicamente es guiar
al robot desde la entrada hasta la salida del
laberinto a través de la trayectoria dada).


Algoritmo Genético Introducido por John
Holland en 1970, Los algoritmos genéticos
establecen una analogía entre el conjunto de
evoluciones de un problema y el conjunto de
individuos de una población natural,
codificando la información de cada solución en
un string(vector binario) a modo de
cromosomas.

Algoritmo Geoestadistica Creada por el
profesor Georges Matheron, Es la aplicación de
la teoría de funciones aleatorias al análisis,
modelización y estimación de fenómenos
estructurados en el espacio y el tiempo. Estas
técnicas se pueden aplicar directamente al
análisis de imágenes de todo tipo.

Algoritmo de percepción Automática.
estudia la técnica basada en la morfología
matemática. Permite el análisis de imágenes
mediante la identificación y modelización de los
objetos que la componen y la detección de
algunas de sus propiedades estructurales


APLICACIONES

Transferencia de material
Mover una pieza de una posición a otra. Se puede
complicar si la pieza está en movimiento
Carga/descarga de máquinas
Fundición y moldeado
Forjado, mecanizado y estampación
Operaciones de apilamiento y paletización
Operaciones de procesamiento
Soldadura por puntos
Soldadura de arco continúo
Recubrimiento al spray
Torneado y fresado
Corte por chorro de agua o láser
Ensamblaje e inspección
Sistemas de montaje en serie
Inspección mecánica (dimensiones) y control de
calidad (ensayos
de fiabilidad)
Visión artificial (ej.: inspección de PCB)


Industriales como lo son:
La soldadura de punto y de arco
Pinturas de spray
Transportación de materiales
Molienda de materiales
Moldeado en la industria plástica
Máquinas-herramientas

LABORATORIOS
Los robots están encontrando un gran número
de aplicaciones en los laboratorios. Llevan
acabo con efectividad tareas repetitivas como
la colocación de tubos de pruebas dentro de los
instrumentos de medición. En ésta etapa de su
desarrollo los robots son utilizados para
realizar procedimientos manuales
automatizados. Un típico sistema de
preparación de muestras consiste de un robot
y una estación de laboratorio, la cual contiene


balanzas, dispensarios, centrifugados, racks de
tubos de pruebas, etc.

MANIPULADORES CINEMATICOS
La tecnología robótica encontró su primer
aplicación en la industria nuclear con el
desarrollo de teleoperadores para manejar
material radiactivo. Los robots más recientes
han sido utilizados para soldar a control
remoto y la inspección de tuberías en áreas de
alta radiación. El accidente en la planta nuclear
de Three Mile Island en Pennsylvania en 1979
estimuló el desarrollo y aplicación de los robots
en la industria nuclear. El reactor numero 2
(TMI-2) perdió su enfriamiento, y provocó la
destrucción de la mayoría del reactor, y dejo
grandes áreas del reactor contaminadas,
inaccesible para el ser humano. Debido a los
altos niveles de radiación las tareas de
limpieza solo eran posibles por medios remotos


AGRICULTURA.
Para muchos la idea de tener un robot
agricultor es ciencia ficción, pero la realidad es
muy diferente; o al menos así parece ser para
el Instituto de Investigación Australiano, el
cual ha invertido una gran cantidad de dinero y
tiempo en el desarrollo de este tipo de robots.
Entre sus proyectos se encuentra una máquina
que esquila a las ovejas. La trayectoria del
cortador sobre el cuerpo de las ovejas se
planea con un modelo geométrico de la oveja.


ROBOTS AUTONOMOS.
DEEP BLUE de IBM("AJEDREZ")

deepblue [Deepblue]
ROBOTCIRUJANO.

ESPACIO
Muchos científicos han hecho la sugerencia de
que es necesario el uso de Robots para
continuar con los avances en la exploración
espacial; pero como todavía no se llega a un
grado de automatización tan precisa para ésta
aplicación, el ser humano aún no ha podido ser
reemplazado por estos.
Algunas investigaciones están encaminadas al
diseño, construcción y control de vehículos


autónomos, los cuales llevarán a bordo
complejos laboratorios y cámaras muy
sofisticadas para la exploración de otros
planetas.
VEHÍCULOS SUBMARINOS
Se utilizan en la inspección y mantenimiento
de tuberías que conducen petróleo, gas o
aceite en las plataformas oceánicas; en el
tendido e inspección del cableado para
comunicaciones, para investigaciones
geológicas y geofísicas en el suelo marino.

EDUCACIÓN
Los programas educacionales utilizan la
simulación de control de robots como un medio
de enseñanza.


VENTAJAS Y DESVENTAJAS
VENTAJAS
Cada día podemos darnos cuenta como los
robots se están integrando poco a poco a la
vida cotidiana de los seres humanos. Podemos
mencionar a los multirobots, capaces de
adaptarse a diversos campos de trabajo.

Perro [Robot]

Se cree que sólo dentro de tres décadas
surgirán las computadoras pensantes, que
serán un millón de veces más poderosas que
las actuales.


Imagen Robot [Robot]

Estos robots permiten a los investigadores
entender algunas funciones imposibles de
desentrañar directamente a través de la
experimentación animal.

Mini Robot [Area Educativa]


DESVENTAJAS
La revista científica Nature dio a conocer hace
unos días uno de los mayores avances
científicos en el campo de la inteligencia
artificial: la creación de robots capaces de
fabricar otros sin la intervención de la mano
humana.[robots]

Robots capaces de crear [robots]
Estas computadoras pensantes solo se
consideran como una base de una especie de
robots inteligentes capaces de crear copias de
ellos mismos. Por lo cual se dice que podrán
multiplicarse tan rápido que podrán acabar con
el mundo físico.[robots]


CONCLUSION

Hay que disfrutar de los últimos avances
tecnológicos y dejarse llevar por la
imaginación, pero sin olvidar que vivimos en
un mundo humano y en el cual no se nos
pueden sustituir por maquinas, por mucho
que ayuden los robots. Lo cual no nos quita
que seamos inteligentes y nos aprovechemos
de las ventajas que nos ofrecen.

PERO
QUE PASARA CUANDO LOS ROBOTS QUE
CONSTRUYEN OTROS ROBOTS TENGAN
INTELIGENCIA ARTIFICIAL .


TERMINOLOGIA

Autómata: Es una máquina que siempre
repite el mismo proceso. Por ejemplo, el
controlador de semáforos

Manipulador: En general, cualquier
dispositivo mecánico capaz de reproducir los
movimientos humanos para la manipulación de
objetos

RI: S iglas utilizadas para referirse a un robot
industrial

Sistemas guiados: En el cual el usuario
conduce el robot a través de los movimientos a
ser realizados

Sistemas de programación de nivel-robot:
En los cuales el usuario escribe un programa


de computadora al especificar el movimiento y
el sensado

Sistemas de programación de nivel-tarea:
En el cual el usuario especifica la operación por
sus acciones sobre los objetos que el robot
manipula

Terafim: Hombres artificiales que pueden ser
fabricados en serie

Vehículo autónomo: Se considera el estudio
de vehículos que pueden navegar y operar de
manera independiente

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