ingenieria aplicada a la robotica

7/25/2019 Ingenieria aplicada a la robotica

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INTELIGENCIA ARTIFICIAL APLICADA

A LA ROBOTICA

(PROYECTO)

POR:

JUAN GUILLERMO RODRIGUEZ MONSALVE

ASESORA TEMATICA:

PAOLA ANDREA SANCHEZ SANCHEZ

ASESOR METODOLOGICO:

LUIS FERNANDO ATEHORTUA

UNIVERSIDAD DE MEDELLIN

FACULTAD DE INGENIERIA DE SISTEMAS

MEDELLIN, JUNIO 3 DE 2009


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CONTENIDO

1. TITULO 5

2. PROBLEMA DE INVESTIGACION 6

3. DESCRIPCION DEL PROBLEMA 7

4. JUSTIFICACION 8

5. OBJETIVO GENERAL 9

6. OBJETIVOS ESPECIFICOS 9

7. RESUMEN 10

8. ABSTRACT 11

9. MARCO TEORICO 12

9.1 Historia de la Robtica 12

9.2 La Robtica: Clasificacin y Aplicaciones 21

9.3 Clasificacin 22

9.4 Aplicaciones 23

9.5 Robots Industriales 26

9.6 Aplicaciones por Tarea 27

9.7 Robots de Servicio 29

10 Componentes y Partes de un Robot 33

10.1 Materiales 34


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10.2 Tipos de Articulaciones 35

10.3 Accionadores 37

10.4 Transmisiones y Reductores 38

10.5 Frenos 42

11.1 Subsistemas mecnicos en brazos 42

11.2 Subsistema Sensorial 46

11.3 Subsistema de Control 47

12.1 Robots Autnomos o Inteligentes 47

12.2 Caractersticas Principales de los Robots Autnomos 52

12.3 Aplicaciones Relevantes 53

12.4 Autonoma en Robots Mviles 62

12.5 Semejanza entre los componentes de un robot y un ser humano 64

12.6 Entorno de Desplazamiento 65

12.7 Similitud entre los Sensores de un Robots y los Sentidos de un ser

Humano 67

12.8 Visin Artificial 70

13.1 Robtica: Conocimiento y Comportamiento 75

13.2 Robtica basada en conocimiento 76


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13.3 Robtica basada en comportamientos 79

14. Que se Espera en el Futuro en el Campo 86

15. CONCLUSIONES 94

16. BIBLIOGRAFIA 96


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1. TEMA: INTELIGENCIA ARTIFICIAL APLICADA A LAROBOTICA


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2. PROBLEMA DE INVESTIGACION

Retomar los aspectos caractersticos de la Inteligencia artificial que aplica a

la robtica.


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3. DESCRIPCION DEL PROBLEMA

La robtica se ha desarrollado gracias al avance y xito de otras ciencias

como es la automtica y la informtica. Esto ha dado origen a lo que se

conoce como automatizacin de procesos.

La robtica tiene un gran impacto en la industria, mediante la automatizacin

de procesos, tambin presenta otras reas de aplicacin como los servicios

(robots domsticos, robots de inspeccin, etc.). Su desarrollo ha contribuido

a que se puedan realizar operaciones limitadas de forma ms rpida y

precisa que lo pudiese hacer un ser humano. Tambin, a realizar trabajos en

condiciones adversas y realizar tareas ininterrumpidas como la manipulacin

de objetos en hornos industriales o el manejo de explosivos.


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4. JUSTIFICACION

En vista de que la robtica es uno de los temas de mayor aplicacin a la

Inteligencia Artificial, se ha propuesto realizar una monografa, rescatando

los aspectos fundamentales de su estructura conceptual y la importancia que

tiene la Robtica en la Industria y en los Servicios y como su desarrollo ha

contribuido a la simplificacin de tareas para el hombre.

En este sentido es importante destacar que el robot es capaz de realizar de

modo automtico gran cantidad de actividades dentro de la industria como

pintura, soldadura, montaje, manipulacin, etc. Un robot puede trabajar

ininterrumpidamente y es capaz de realizar operaciones que un ser humano

no es capaz de hacer (manipulacin de objetos en hornos industriales,

trabajos en ambientes txicos, etc.).

Con este proyecto se pretende desarrollar un compendio conceptual en el

que se destaca la importancia de la Robtica, para qu sirve, las

caractersticas y los componentes que tiene un robot.


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5. OBJETIVO GENERAL

Identificar los aspectos caractersticos de la Robtica y su importancia para la

Industria y los Servicios.

6. OBJETIVOS ESPECIFICOS

- Retomar los aspectos caractersticos de la Inteligencia Artificial aplicada a la

Robtica mediante el estudio de las diferentes clases de robots, las

aplicaciones ms comunes, las similitudes entre un robot y un ser humano.

- Caracterizar los aspectos importantes de la Robtica para la simplificacin

de tareas para el hombre mediante el estudio de las reas de aplicacin, y

mbitos de la robtica y los beneficios que tiene.

- Identificar los componentes y subsistemas que componen un robot pormedio del estudio de sus partes principales, de su estructura y de las

relaciones entre las diferentes partes.


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7. RESUMEN

Uno de los campos claves cuando se trabaja en Robtica es el de la

Inteligencia Artificial. Sin embargo, no todos los robots son inteligentes, ya

que existen robots que slo ejecutan una nica secuencia de acciones

previamente programada. La Inteligencia Artificial se aplica a los robots para

darles autonoma o para incrementarla.

Los robots autnomos son capaces de tomar sus propias decisiones

basados en la comprensin del entorno en que se encuentren, estos

responden ante el entorno sin la necesidad de la intervencin de un operador

humano. Para que un robot sea inteligente es necesario que ste monitoree

el ambiente mediante sus sensores y tome una accin con base a esto; es

en estos casos en donde la Inteligencia artificial juega un papel importante.

Estos robots operan por lo general en entornos dinmicos, que cambian con

el tiempo y no son totalmente conocidos. Si se quiere que un robot opere en

un entorno no estructurado y dinmico, ste no puede estar totalmente

preprogramado. Debe ser capaz de percibir, modelar el entorno, planificar y

actuar para alcanzar objetivos sin la intervencin o con una intervencin muy

pequea de supervisores humanos.


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8. ABSTRACT

Artificial Intelligence is one of the key fields of Robotics. However, not all

robots are intelligent, since there are robots that can only execute a

previously programmed sequence of actions. Artificial Intelligence is applied

to robots to give them autonomy or to increase it.

Autonomous robots are those that can make their own decisions based on

the understanding of the environment they are in, that can respond to theenvironment without the intervention of a human operator. An intelligent robot

must monitor the environment using sensors and take actions based on its

measurements; it's in these cases where artificial intelligence plays an

important role.

In general, these robots operate in dynamic environments, that change with

time and are not completely known. If one wants that a robot operates in an

unstructured and dynamic environment, the robot cannot be completely

preprogrammed. The robot must be able to perceive and model the

environment, to plan and act the objectives without (or with very little)

intervention of human supervisors.


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9. MARCO TEORICO

9.1. HISTORIA DE LA ROBOTICA

Tal como se enuncia en Torres, et. al (2002), desde la antigedad, los

pueblos han tratado de construir mecanismos que imiten partes del cuerpo

humano. En la antigua Grecia ya se hacan estatuas que se movanhidrulicamente y en Egipto se realizaron armas mecanizadas que se

acoplaron a las estatuas de los dioses. En el siglo I, Hero de Alejandra

dise una serie de dispositivos que actuaban en funcin de la accin del

agua, de chorros de vapor y de equilibrio de pesos. En el siglo VI, los

bizantinos crearon un reloj operado por agua para una estatua de Hrcules.

En el siglo IX, se construyeron mecanismos que imitaban el rugir de los

leones y el canto de los pjaros para que el emperador Theopilus

impresionara a los extranjeros. En el siglo XIII, Roger Bacon invent una

cabeza parlante y Alberto Magnus construy un hombre de metal. Estos dos

inventos pudieron ser el comienzo de lo que actualmente se conoce con el

concepto de robot humanoide. Estas creaciones mecnicas, tenan como

finalidad imitar el comportamiento de los seres vivos, con fines de

entretenimiento y no con fines productivos.

Con la llegada de la Revolucin Industrial comienzan a aparecer nuevos

mecanismos pero en este caso, se buscaba en lugar de la imitacin fsica del

ser humano, facilitar y sustituir al trabajador en labores repetitivas. Esta

poca trae consigo un gran auge en la industria textil. Entre los mecanismos

ms importantes estn la hiladora giratoria de Hargreaves en 1770, la

hiladora mecnica de Crompton en 1779, el telar mecnico de Cartwright en


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1785 y el telar de Jacquard en 1801. Cabe destacar la creacin del motor de

vapor, un sistema de vlvulas controladas automticamente, por James Watten 1788.

En el siglo XX, despus de la II Guerra Mundial y tras el avance de la

electrnica, la mecnica, la hidrulica, la neumtica y la electricidad, se da

origen a las primeras mquinas-herramienta de control numrico. La

aparicin del computador, proporciona a las mquinas formas de planificar

trayectorias y controlar su funcionamiento. El nacimiento de la robtica

industrial, producto de tales avances, estuvo enmarcado en la construccin

de manipuladores mecnicos controlados de modo remoto o la teleoperacin

de los robots. Los avances tecnolgicos como el computador elctrico, el

control realimentado de accionadores, el uso de sensores o la transmisin de

potencia mediante engranaje fueron igualmente importantes.

A mediados del siglo XX se da nacimiento a la denominada Robtica

Industrial con el origen de los manipuladores mecnicos controlados de

modo remoto, que buscaba reproducir los movimientos de las extremidades

de un operario humano y se utilizaban para la manipulacin de sustancias u

objetos peligrosos. Los manipuladores mecnicos son diseados para mover

materiales, piezas, herramientas o dispositivos especiales, mediante

movimientos variados, programados para la ejecucin de distintas tareas. El

sistema mecnico est compuesto por diversas articulaciones. Normalmente

se distingue entre el brazo y el rgano terminal o efector final que puede ser

intercambiable, empleando pinzas o dispositivos para distintas tareas. El

aumento del nmero de articulaciones aporta mayor maniobrabilidad pero

dificulta el problema de control, obteniendo normalmente menores

precisiones por acumulacin de errores. Los actuadores generan las fuerzas


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o pares necesarios para animar la estructura mecnica. Se utilizan

tecnologas hidrulicas, para desarrollar potencias importantes y neumticas,pero en la actualidad se ha extendido el empleo de motores elctricos.

(Baturone, 2007)

Los robots como tal, comienzan a surgir a partir de los trabajos desarrollados

por George Devol, mediante la fusin entre los manipuladores mecnicos y

tcnicas de programacin, aparecen as dispositivos que pueden ser

programados para realizar diferentes tareas de forma automtica. (Torres, et.

al, 2002). Para dotar a los robots de mayor flexibilidad se han desarrollado

diferentes tipos de sensores aplicados a la robtica: tctiles, pticos, etc.

VOCABLO ROBOTS: El dramaturgo Karel Capek empieza a utilizar la

palabra robota (robot en espaol) que en eslovaco significa labor o trabajo;

en 1920, Capek la utiliz cuando escribi la obra llamada R.U.R Rosums

Universal Robots; en sta, l imagin sustitutos automatizados para suplir a

los seres humanos, de modo que aquellos trabajaran sin descanso (Torres,

et. al, 2002). La obra concluye cuando los robots se revelan contra sus

creadores humanos y aniquilan a toda la raza humana. La visin que aport

Capek en su obra se sustenta en algunos mitos populares que dicen que los

robots podran dominar el mundo o como mnimo llegar a estar dotados de

inteligencia y vida propia.

En 1950, el cientfico ruso Isaac Asimov publica su obra Yo Robot, en la

que introduce segn el, las tres leyes que deben regir la inteligencia de los

Robots y ms en concreto de los humanoides:


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1. Un robot no debe daar a un ser humano o por inaccin, dejar que un ser

humano sufra dao.

2. Un robot debe obedecer las rdenes que le son dadas por un ser humano,

excepto cuando estas rdenes estn en oposicin con la primera ley.

3. Un robot debe proteger su propia existencia hasta donde esta proteccin

no est en conflicto con la primera o Segunda ley (Torres, et. al, 2002).

La robtica tal y como se conoce actualmente surge bastantes aos ms

tarde, y no se reduce a entender el concepto de robot como un humanoide

automatizado. La enciclopedia britnica dice que: un dispositivo robot es un

mecanismo instrumentado que se usa en la ciencia e industria para sustituir

al ser humano. No tiene porque asemejarse fsicamente a un ser humano ni

tiene que realizar sus tareas de un modo humano. El diccionario de la

lengua espaola de la real academia define robot como Ingenio electrnico

que puede ejecutar automticamente operaciones o movimientos muy

varios. Bajo las definiciones anteriores gran parte de las mquinas actuales

se pueden entender como robots sin serlo. Por ejemplo, cualquier mquina

domstica (lavadora, lavavajillas, podadora, etc.) podra entenderse como

robot, ya que sustituye al ser humano en muchas tareas cotidianas (lavar,

limpiar, podar, etc.).

Una definicin ms amplia del concepto de robot que limitara esta

ambigedad entre mquina y robot podra ser: Un robot es un manipulador

reprogramable, multifuncional, controlado automticamente, que puede estar

fijo en un sitio o moverse, y que est diseado para mover materiales,


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piezas, herramientas o dispositivos especiales, por medio de movimientos

variables programados para la realizacin de diversas tareas o trabajos.(Torres, et. al, 2002). Sin embargo, ntese que esta definicin deja por fuera

los robots destinados al entretenimiento.

A continuacin se definen los trminos manipulador, reprogramable y

multifuncional utilizados en la definicin anterior.

- Manipulador: es un mecanismo consistente en un conjunto de segmentos y

uniones para mover objetos normalmente en varios grados de libertad.

- Reprogramable: Los movimientos programados o funciones auxiliares

pueden modificarse sin que se realicen alteraciones en la estructura

mecnica o en el sistema de control, excepto aquellas que suponen cambios

de programas y memoria.

- Multifuncional: es posible que sea adaptado a diferentes aplicaciones con

alteraciones en la estructura mecnica o en el sistema de control.

Otras definiciones lo describen como una mquina verstil y polivalente

constituida por un sistema mecnico articulado y dotado de un sistema

electrnico, informtico, programable, que incluye una gran variedad de

dispositivos y sensores.

En la Tabla 9.1, se presenta la relacin cronolgica de los principales

avances en el campo de la robtica desde el siglo IV Ac hasta el ao 2001

Dc.


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Tabla 9.1. Relacin cronolgica de los Avances en RobticaFechas Acontecimiento

Siglo IV a.CConstruccin de un modelo de paloma capaz de moverse

mediante un chorro de vapor - Archytas de Tarentum.

Siglo I

Diseo de dispositivos que actan en funcin de la accin

del agua, de chorros de vapor y de equilibrio de pesos -

Hero de Alejandra

Siglo VICreacin de un reloj operado por agua para una estatua de

Hrcules. - Los bizantinos

Siglo IX

Construccin de mecanismos que imitaban el rugir de los

leones y el canto de los pjaros para que el emperador

bizantino Theopilus impresionara a los extranjeros.

Siglo XIIIInvento de una cabeza parlante por Roger Bacon y

construccin de un hombre de metal por Albertus Magnus.

Siglo XIII Diseo de una fuente mgica por Guillame Boucher.

Siglo XConstruccin de una guila metlica capaz de volar por el

alemn John Muller

Siglo XVII,

XVIII

Construccin en Europa de una gran cantidad de

marionetas mecnicos con ciertos mecanismos de

automatismo

Siglo XVIII

Construccin de una especie de humanoide con labios de

goma que se movan de manera que controlaba el flujo de

aire, y de este modo era capaz de emitir notas musicales

con el uso de una flauta -Jacques Vaucanson

Siglo XVIII Construccin de un pato mecnico por Jacques Vaucanson

Siglo XVIII

Creacin de una familia de humanoides que escriban

dibujaban y tocaban instrumentos musicales por un grupo

de estudiosos e inventores formados por Jacques Droz.


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Siglo XVIII

Auge e incorporacin de mecanismos en la industria; cabe

destacar el Sector Textil. La hiladora giratoria de

Hargreaves(1770), la hiladora mecnica de

Crompton(1779), el telar mecnico de Cartwrigth(1785), y

el telar de Jacquard(1801).

Siglo XVIII

Invento en 1788 de un sistema de vlvulas controladas

automticamente, que permiti al motor de vapor ser el

primer dispositivo automtico capaz de mantener una

velocidad constante de giro sin que se afectaran los

cambios en la carga. James Watt

Siglo XIX

Invento de los motores de combustin capaces de llevar de

manera repetitiva procesos como la succin, compresin y

la ignicin de la mezcla de combustibles

Principios del

Siglo XX

Origen a las primeras mquinas-herramienta de control

numrico.

1948Desarrollo de un manipulador maestro-esclavo de tipo

mecnico por Goertz

1952 Desarrollo de una mquina prototipo de control numricopor el instituto Tecnolgico de Massachussets.

1954

Desarrollo de un manipulador maestro-esclavo de tipo

elctrico, Adems incorpora a este sensores de fuerza.

Goertz

1954Diseo del primer robot programable, llamado dispositivo

de transferencia articulada programado. George Devol

1957 Patente de un robot por Cyril Walter Kenward.

1959

Aparece el primer robot comercial, conocido como

Unimate, controlado por interruptores de fin de carrera y

levas, y fue creado a partir del diseo de George Devol por

Joseph Engelberger.


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1962

Un robot Unimate con transmisin hidrulica que utilizaba

control numrico para el control del manipulador se instala

en la fbrica de General Motors.

1962Publicacin del desarrollo de una mano mecnica, MH1,

controlada por sensores tctiles. H.A Ernest

1963Introduccin del robot comercial VERSATRAN por la

American Machine y Foundry Company

1968

Desarrollo de el primer robot mvil Shakey, dotado de

diversos tipos de sensores como cmaras de visin y

sensores tctiles, capaz de moverse autnomamente yreconocer objetos por el instituto de investigacin de

Stanford.

1970Lunokohod 1, un robot ruso exploro la superficie lunar

mediante control remoto desde la tierra.

1971Creacin de un pequeo brazo robot con accionamiento

elctrico por la universidad de Stanford.

1973

Desarrollo del primer lenguaje de programacin de robots

textual, conocido como WAVE por el Instituto de

Investigacin de Stanford.

1973

Uso de un brazo robot controlado por computador que

usaba realimentacin visual y de fuerza para el montaje en

la industria del automvil por Bolles y Paul, del Instituto de

investigacin de Stanford.

1974Desarrollo del lenguaje de Robots AL. La fusin de ambos

lenguajes WAVE+AL dara lugar el lenguaje comercial VAL.

1974Creacin de el robot IR6 de accionamiento completamente

elctrico por ASEA

1974Instalacin de un robot para soldadura por arco para

estructuras de motocicletas por Kawasaki.

1974Creacin de el robot T3 con control por computador por

Cincinnati Milacron


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1975

Desarrollo de un manipulador controlado por computador

que usaba sensores de contacto y fuerza para realizar

montajes mecnicos en mquinas de escribir por Hill y

Grossman

1976Se hace uso en el espacio del primer brazo robot por la

NASA

1978Introduccin del robot PUMA (Mquina Universal

Programable para el ensamblado) en tareas de montaje.

1979Desarrollo de un robot de tipo SCARA destinado al montaje

por la Universidad de Yamanashi en Japn.

1982 Introduccin del robot RS-1 para montaje por IBM.

1985

Construccin del robot WASUBOT que poda tocar un

instrumento de teclado despus de leer una partitura de

msica por la Universidad de Waseda, Tokio, Japn

1993El robot caminante MARV es desarrollado en la

Universidad del Oeste de Inglaterra en Bristol.

1996Creacin de el robot humanoide P2 capaz de moverse demodo autnomo similar a un ser humano por Honda Motor

Co. Ltda.

1997Desarrollo del robot Mars Pathfinder que explora y recoge

muestras de la superficie de Marte. NASA.

1999

Construccin del primer robot de entretenimiento AIBO

ERS-110 que reproduce el comportamiento de un perro.

Sony Corporation

2000

Se saca al mercado Robomow RL500, un cortacspedes

robtico completamente automtico por Friendly Robotics,

compaa de robtica domestica

2001Construccin de un robot domestico multiusos teleoperado

mediante web por iRobot Corporation.


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2001

Construccin del sistema manipulador para la estacin

espacial, SSRMS, que es lanzado al espacio para realizar

tareas de ensamblaje en la estacin espacial internacional

por MD. Robotics, una empresa de Canad

* Fuente: Elaboracin propia

9.2. LA ROBOTICA: CLASIFICACION Y APLICACIONES

La robtica como ciencia que estudia los robots es multidisciplinar. Su

desarrollo ha contribuido a los avances y xitos en otras ciencias:

Automtica, Informtica. (Torres, et. al, 2002).

La cooperacin entre la Robtica, la automtica y la Informtica contribuye a

la automatizacin de procesos.

- La informtica se encarga de lo concerniente al tratamiento de la

informacin. Es la herramienta, que utiliza la automtica para tratar la

informacin del sistema, tomar decisiones o comunicar la informacin a

operadores humanos o materiales.

- La automtica tiene como objetivo asegurar el funcionamiento automtico

del sistema. Es la ciencia que realiza el control del sistema.

- La robtica tiene un carcter mucho ms general, ya que sin ser un

automatismo, sino que siendo originariamente un mecanismo, incluye un

automatismo y un equipo informtico.

El robot es capaz de realizar de modo automtico gran cantidad de

actividades dentro de la industria como: pintura, soldadura, montaje,

manipulacin, etc. Aunque un robot no puede sustituir a un ser humano en


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cualquier mbito, puesto que la conducta humana tiene un nivel de

complejidad muy superior al sistema informtico de cualquier robot, un robotpuede trabajar ininterrumpidamente y adems es capaz de realizar

operaciones que un ser humano no puede llevar a cabo. Por ejemplo, trabajo

en condiciones adversas como pueden ser los de manipulacin de objetos en

hornos industriales, explosivos o cables de alta tensin, reparaciones de

satlites en el espacio, perforaciones submarinas o trabajos en ambientes

txicos o radiactivos.

9.3. CLASIFICACION

Cabe destacar los siguientes grupos de robots con mayor auge: (Molina,

2002), (Torres, et. al 2002)

- Humanoide: un robot con apariencia fsica humana que busca imitar el

comportamiento de ste.

- Robot Mvil: Un robot montado sobre una plataforma mvil. Tienen patas o

ruedas para moverse de acuerdo a su programacin. Se emplean en

instalaciones industriales para transportar mercancas o en lugares de difcil

acceso como es el caso de la exploracin espacial o rescates submarinos.

- Robot Industrial: Un robot manipulador diseado para mover materiales,

herramientas o dispositivos especializados mediante movimientos variables

programados para el desarrollo de diferentes tareas. Son aparatos

mecanismos y electrnicos destinados a realizar de forma automtica

procesos de fabricacin o manipulacin.

- Robot Inteligente: Un robot capaz de trabajar y moverse en un entorno no

estructurado y con eventos impredecibles. Este tipo de robots pretende hacer


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uso de la informacin procedente de sensores; es capaz de interactuar con

un operario y dispone de capacidad de aprendizaje.

- Robot de Servicios: Un robot que opera con total o parcial autonoma para

desarrollar servicios tiles, excluyendo aquel que realiza operaciones de

fabricacin.

- Teleoperadores: Se controlan remotamente por un operador humano. Son

tiles en entornos peligrosos tales como residuos qumicos y desactivacin

de bombas.

9.4. APLICACIONES

En la actualidad, los robots se emplean en una gran variedad de mbitos.

Los robots se clasifican en funcin de sus reas de aplicacin. (Barrientos,

et. al, 1998), (Groover, et. al, 1989), (Torres, et. al, 2002)

Las reas de aplicacin para los robots industriales son:

- Ensamblado: agrupa los robots utilizados en el ensamblado, insercin,

montaje, corte, soldadura, etc.

- De Procesamiento especial: agrupa a los robots que llevan a cabo cortes

mediante lser o chorro de agua a presin.

- De empaquetado y paletizaje: destinado a empaquetado de productos y

paletizaje de piezas. La paletizacin es un proceso bsicamente de

manipulacin, consistente en disponer piezas sobre una plataforma o

bandeja (palet).


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- De estampado: las operaciones de estampacin en prensa se utilizan para

cortar y formar piezas de lminas de metal.

- De modelado de plsticos: El moldeado de plstico es un proceso de

fabricacin de alto volumen o de volmenes por lotes utilizado para hacer

que piezas de plstico tomen la forma y el tamao que se requiere.

- De soldadura: agrupa a los robots de soldadura de arco, punto, gas, lser,

etc.

- De pintura y pegado: destinado a pintura y pegado de componentes.

- De carga y descarga: El robot carga una pieza de trabajo en bruto en el

proceso y descarga una pieza acabada.

Los robots de Servicios se clasifican, segn el tipo de interaccin y las reas

de aplicacin:

1. Clasificacin segn el tipo de interaccin:

- Servicio destinado a seres humanos: personal, seguridad, entretenimiento,

etc.

- Servicio destinado a equipamiento: mantenimiento, reparacin, limpieza,

etc.

- Otro tipo de Servicios: transporte, adquisicin de datos y todos aquellos que

no se puedan clasificar como servicio destinado a seres humanos o

equipamiento.

2. Clasificacin segn reas de aplicacin:


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- De limpieza: limpieza de ventanas, muros, tanques, suelos, etc.

- De alcantarillado: destinados a limpieza e inspeccin.

- Caminantes y escaladores: destinados a limpieza e inspeccin

- De Inspeccin de plantas industriales, centrales nucleares, puentes, etc.

- Submarinos: destinados a todo tipo de trabajo bajo el agua.

- Domsticos: destinados a labores dentro de las casas particulares.

- Mdicos: destinados a labores medicas, operaciones quirrgicas, etc.

- De asistencia: destinado para la ayuda a personas discapacitadas. (silla de

ruedas robotizada).

- De correo: destinados a la distribucin automtica de correo y mensajera.

- Mviles: destinado a mltiples usos.

- Guas: destinados a ofertar informacin en museos.

- De reaprovisionamiento en la industria y almacenes.

- De emergencias: destinados a desactivar bombas, apagar incendios, etc.

- De construccin: destinados a labores en la construccin.

- De agricultura: destinados a labores de recoleccin, clasificacin,

reforestacin, etc.

- Espaciales: realizan tareas en el espacio.

-Entretenimiento: destinados a labores de entretenimiento.


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9.5. ROBOTS INDUSTRIALES

Un robot industrial es un manipulador funcional dotado de un conjunto de

grados de libertad, con capacidad de reprogramacin, utilizado en tareas de

automatizacin industrial. Estos pueden ser fijos o mviles y disponen de un

control automtico para el desarrollo de su tarea. (Barrientos, et. al, 1998),

(Groover, et. al, 1989), (Torres, et. al, 2002)

La industria automovilista fue la pionera en la introduccin de robotsindustriales en lnea de produccin. En la dcada del 60, empresas como

General Motors, Ford y Chrysler empezaron a instalar robots en sus fbricas.

La industria del automvil es la principal usuaria de los robots industriales. La

mayora de los robots utilizados en esta industria se destinan a tareas de

soldadura por puntos, pintura con spray, carga de mquinas o ensamblado

como atornillado de puertas.

La industria de la fundicin es otra usuaria de los robots industriales. Estos

robots pueden trabajar en entornos hostiles, en tareas requeridas de

fundicin en los que se producen altas temperaturas y gases txicos.

La industria electrnica se aplica en tareas como ensamblado de

componentes electrnicos o tareas de inspeccin. Otras industrias como la

aeroespacial se aplican en ensamblado o el posicionamiento preciso de los

componentes. Hay aplicaciones ms diversas y especficas como la

maderera y la construccin.

Otra industria que dispone cada vez de ms robots industriales es la

alimenticia, debido a la necesidad de realizar tareas como empaquetado o

manejo de material de forma automtica e higinica.


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Los robots industriales pueden ayudar a la tarea realizada por operadores

humanos o sustituirlo para determinadas aplicaciones en la que los robotsson ms eficientes. Un conjunto de aplicaciones de robots industriales no

pretenden sustituir el trabajo humano sino extender sus capacidades como

las que aplican en la industria minera o nclear.

9.6. APLICACIONES POR TAREAS

Las aplicaciones ms empleadas son las de soldadura, y las de moldeado de

plsticos. En general, las aplicaciones industriales a las que ms se han

venido aplicando los robots son: soldadura, ensamblaje y manipulacin de

materiales. (Barrientos, et. al, 1998), (Groover, et. al, 1989), (Torres, et. al,

2002)

Los robots industriales van adquiriendo una mayor precisin, capacidad de

carga, as como la posibilidad de programacin y flexibilidad mayores.

En la actualidad, es posible encontrar robots que realizan tareas de

empaquetado, manejo o transporte de material, soldadura, pintura con spray,

corte, ensamblaje, inspeccin, fundicin, pulimento de superficies,

paletizacin, manipulacin en salas blancas, manejo de materiales

peligrosos, etc.

Las aplicaciones de soldadura son las ms extendidas para la aplicacin de

la robtica industrial. La soldadura por punto es la ms extendida en la

industria del automvil y es utilizada en otras aplicaciones como las

elctricas.

El uso de robots para este tipo de tareas de soldadura permite obtener

resultados ms precisos y de mayor calidad. Adems, los robots son


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inmunes a altas temperaturas causadas durante el proceso de soldadura.

Para aumentar la precisin a menudo se encuentran sistemas robticossensorizados, como pueden ser los de visin artificial para la determinacin

exacta de los puntos de soldadura.

Una de las aplicaciones ms sencillas y ms utilizadas son las aplicaciones

de manejo de materiales, que implica el desplazamiento de objetos a

distintas localizaciones. Este desplazamiento implica el coger objetos

movindose en cintas transportadoras y colocarlos en otras.

Otra aplicacin es la carga y descarga de mquinas. En este caso el robot se

encuentra en la lnea de produccin de una fbrica de manera que coge una

pieza y la orienta de forma adecuada para colocarla en una mquina de

propsito especifico (por ej. una empaquetadora).

La pintura con Spray consiste en pintar determinadas superficies, por ej,

coches, paneles o circuitos integrados, utilizando una pistola de pintura. El

pintor debe determinar cmo realizar el pintado, qu cantidad de pintura

debe utilizar y cuntas pasadas. En la actualidad tambin se utiliza los robots

para la realizacin de esta tarea. Un pintor ensea al robot, mostrndoles los

movimientos necesarios para pintar una determinada superficie, de esta

manera el robot repetir en lo sucesivo los movimientos indicados

consiguindose un acabado igual para todos los objetos. Los gases

producidos durante el pintado son txicos y suelen ser inflamables por lo que

se hace beneficioso el uso de robots.

Las figura 9.1 y 9.2 muestran algunos robots industriales.


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Figura 9.1: Robot trabajando en tareas de empaquetado (Tomado de: Torres, et. al,

2002)

Figura 9.2: Robot aplicado a la industria nuclear (Tomado de: Torres, et. al, 2002)

9.7. ROBOTS DE SERVICIO

Los robots de Servicio son aquellos que realizan servicios tiles para el ser

humano excluyendo las tareas propias de un robot industrial. (Barrientos, et.

al, 1998), (Torres, et. al, 2002)


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Dentro de las aplicaciones de los robots de servicio cabe mencionar: robots

espaciales, robots de vigilancia, robots aplicados a la medicina (aplicacin aprtesis humanas), robots domsticos (limpieza, corte de csped.), robots

submarinos, robots para la distribucin de correos, robots para el guiado en

museos, robots de inspeccin (por ej, en plantas nucleares), aplicacin a la

agricultura, etc.

Los robots de servicio de mayor implantacin son los robots domsticos.

Dentro de este campo destaca los de limpieza que disponen de la capacidad

de navegacin por si mismo para desenvolverse por la zona a limpiar,

evitando posibles obstculos. Estos robots de limpieza se han aplicado con

xito a supermercados, cadenas de hoteles o limpieza de estaciones de

metro.

Un mbito importante en la robtica es el mdico, en la que se destaca los

aplicados a tareas quirrgicas. Cabe distinguir los robots que realizan

funciones de asistencia en los que se encuentran brazos robticos cuya

funcin es la de mantener los instrumentos, como cmaras endoscpicas

durante la ciruga. La teleciruga en la que el cirujano teleopera el robot, de

esta forma, el robot es el que realiza el proceso quirrgico mientras que el

cirujano en todo momento indica al robot las directrices para el desarrollo del

proceso. Los sistemas de navegacin que proporcionan informacin acerca

de la posicin de los instrumentos quirrgicos relativos al paciente.

Cabe destacar la utilizacin de la robtica para la asistencia de minusvlidos.

Se trata de robots asistenciales aplicados a personas con incapacidades

motoras. Estos robots pueden estar integrados en la silla de ruedas de forma

que se puede ayudar al minusvlido a comer, beber, desplazarse, etc.

Los robots de inspeccin comprenden aquellos que reemplazan a trabajos

humanos para la inspeccin de determinados lugares como plantas

ncleares, puentes o cascos de barcos. Estos robots son beneficiosos


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cuando los objetos a inspeccionar son de naturaleza peligrosa para el ser

humano como la deteccin y la desactivacin de bombas. Adems, sepueden realizar inspecciones ms exhaustivas y fiables que en el caso de un

inspector humano.

Dentro de los robots de inspeccin cabe destacar los que realizan

actividades submarinas. Estos robots estn dotados de sistemas de

propulsin que permiten su inmersin a profundidades que seran peligrosas

para un ser humano.

Los robots de vigilancia permiten mantener vigilado constantemente un gran

espacio de terreno. Esto es de gran ayuda, en un momento de distraccin o

cansancio de un vigilante humano que podra causarle peligro.

En la agricultura es posible encontrar aplicaciones para la recogida de frutos.

En la ganadera, existen desarrollos para el ordeado de vacas, que permite

de una manera higinica realizar el ordeado de forma automtica.

Los robots de guiado permiten asistir al visitante de un museo, u otro lugar

guindole durante su recorrido. Suelen estar dotados de sistemas multimedia

que le permiten interactuar con el visitante proporcionndole informacin en

forma de sonido e imagen.

La industria espacial ha venido investigando el desarrollo de robots para la

realizacin de tareas muy diversas en el espacio. Las tareas para las que

son desarrollados van desde brazos robots para la recogida de muestras,

hasta robots mviles de inspeccin y recogida de datos.

Otro mbito de aplicacin de un robot de servicio es el repostaje o

alimentacin. Como ejemplo, el repostaje de combustible de un coche en una

gasolinera. Utilizando este tipo de robots, cuando un conductor llega a la

gasolinera indica la cantidad y tipo de combustible a repostar y a


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continuacin el robot automticamente abre el depsito del vehculo e

introduce el combustible indicado.

Las figuras 9.3, 9.4 y 9.5 muestran algunos robots de servicio.

Figura 9.3: Robot aplicado a tareas de limpieza (Tomado de: Torres, et. al, 2002)

Figura 9.4: Robot aplicado a la deteccion y desactivacion de bombas (Tomado de:

Torres, et. al, 2002)


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Figura 9.5: Robot submarino (Tomado de: Baturone, 2007)

10. COMPONENTES Y PARTES DE UN ROBOT

Un robot es una cadena cinemtica formada por un conjunto de eslabones o

elementos de la cadena interrelacionados mediante articulaciones.

A continuacin se enuncian los elementos que integran un robot desde un

punto de vista mecnico y estructural (eslabones, accionadores,transmisiones, etc), as como de la propia estructura mecnica en conjunto

como tipos de movimiento, grados de libertad, materiales, etc. (Torres, et. al,

2002)

Un cuerpo rgido puede realizar un movimiento muy complejo en el espacio

tridimensional. Ese movimiento es una combinacin de movimientos de

traslacin y rotacin. Una traslacin en el espacio tridimensional es un

movimiento compuesto por componentes de traslacin a lo largo de uno o

ms en los ejes de coordenadas. Una rotacin es un movimiento cuyas

componentes reflejan las rotaciones producidas en torno a los ejes

coordenados.


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Si un robot tiene que coger una pieza de una mesa, implica que el extremo

del robot tiene que trasladarse hasta la posicin de la pieza, orientarse deforma adecuada y cogerla con la pinza. Todos estos movimientos son una

combinacin de traslacin y rotacin.

Un cuerpo libre en el espacio puede moverse en 3 direcciones

independientes y perpendiculares entre si y rotar en torno a esas mismas

direcciones. Por ello, posee seis grados de libertad. Los grados de libertad

son el nmero de componentes de movimiento que se requieren para

generar un movimiento. Si una articulacin tiene como lmite moverse a lo

largo de una lnea posee un grado de libertad. Si una articulacin tiene como

lmite moverse en un plano posee dos grados de libertad. A la hora de

disear un robot es importante determinar el nmero mnimo de grados de

libertad de forma que resulten apropiados para el posicionamiento y

orientacin del mismo. No todos los robots requieren de 6 grados de libertad.

El nmero de grados de libertad corresponde a lo requerido para realizar una

tarea.

El espacio de trabajo, o volumen de trabajo, est formado por las posiciones

dentro del espacio considerado que son potencialmente alcanzable por el

extremo del robot.

10.1. MATERIALES

Los robots han sido considerados como sistemas mecnicos de tipo rgido.

En algunas situaciones, es necesario considerar al robot como un sistema

mecnico flexible. En ciertas ocasiones, los eslabones estn construidos con


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materiales flexibles, por ejemplo en robots de grandes dimensiones o gras,

robots que soportan grandes cargas en sus extremos. Las principalesaplicaciones de los robots flexibles son de tipo espacial. La estructura puede

ser aligerada ya que no hay efecto de gravedad. Las principales ventajas de

los robots flexibles son bajo consumo de energa y alta velocidad de

operacin. En los robots comerciales existentes, se pretende conseguir

ligereza y resistencia. (Torres, et. al, 2002)

Las caractersticas de los materiales que conforman elementos como

mecanismos, engranajes, etc. deben estar fabricados con materiales

resistentes, ya que estos estn sometidos a eventuales desgastes. Un

eslabn debe ser lo ms ligero posible, ya que el peso del mismo supone

una carga para otros elementos del robot.

Entre los materiales utilizados se encuentra la madera, complejas aleaciones

metlicas pasando por plsticos, gomas y cauchos. El aluminio y el acero

son los materiales estructurales ms usados a nivel comercial, el aluminio es

predominante por sus mejores caractersticas mecnicas en cuanto a

resistencia a la curvatura, ligereza y mejor resistencia a la corrosin.

10.2. TIPOS DE ARTICULACIONES

El robot es una cadena cinemtica, secuencia de eslabones, y articulaciones.

Los eslabones tienen movimientos relativos entre si materializados a travs

de las articulaciones que los unen. (Barrientos, et. al, 1998), (Torres, et. al,

2002)


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Una articulacin de un robot, es un elemento fsico que une dos eslabones

entre si permitiendo un cierto movimiento relativo entre ellos. Los grados delibertad de una articulacin corresponden con el nmero de grados de

libertad que permita el movimiento. Slo son posibles 2 tipos de

articulaciones de un grado de libertad. Una que permita una traslacin o

desplazamiento de un eslabn con respecto a otro o una que permita un giro

en torno a un eje de un eslabn con respecto a otro. Las primeras se

conocen como articulaciones de tipo prismtico y la segunda como

articulaciones de tipo rotacional.

Hay articulaciones que permiten realizar dos tipos de movimientos

independientes entre si, es decir tienen dos grados de libertad. Se destaca la

cilndrica y la planar. Las articulaciones que en un solo elemento fsico

permite realizar tres giros independientes son las de tipo esfrico.

La figura 10.1 muestra los diferentes tipos de articulaciones.


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Figura 10.1: Tipos de articulaciones (Tomado de: Baturone, 2007)

10.3. ACCIONADORES

Los accionadores son los elementos encargados de transformar una seal

de control o salida de un microprocesador en acciones controladas de una

mquina o dispositivo. El accionador es el dispositivo encargado de

transformar las seales de control de velocidad y posicin en un movimiento

de cada una de las articulaciones del robot. Son los elementos encargados

de generar movimiento de las articulaciones. (Barrientos, et. al, 1998),

(Torres, et. al, 2002)


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Los accionadores se pueden clasificar en funcin del tipo de energa que

emplean para producir el movimiento: elctrica, neumtica o hidrulica.

El empleo del tipo de accionador viene impuesto por las caractersticas

propias de ellos. En un entorno de trabajo con gases explosivos no

resultarn adecuados accionadores de tipo elctrico. Si se requiere un

entorno de trabajo limpio, los de tipo neumtico resultarn ms adecuados

que los hidrulicos. Sin embargo, los elctricos proporcionan mayor precisin

que los hidrulicos y estos a su vez que los neumticos, pero por el contrario;

estos ltimos son capaces de ofrecer ms potencia que los primeros.

En robtica interesan aquellos accionadores cuya accin produce un

movimiento capaz de mover una articulacin. Los motores elctricos son los

ms extendidos. En ocasiones en robtica son necesarios potencias

mayores que los dados por un sistema elctrico (robots de grandes

dimensiones, manipuladores de cargas pesadas, etc.).

10.4. TRANSMISIONES Y REDUCTORES

Las transmisiones ms empleadas son las cadenas, cables, correas y

enlaces rgidos. (Barrientos, et. al, 1998), (Torres, et. al, 2002)

CADENAS: Se utilizan para transmitir movimientos circulares de un eje a

otro, sin realizar conversin de movimiento. La cadena de una bicicleta es la

transmisin ms popular de este tipo.

CABLES:Cumplen una funcin parecida a la de las cadenas, sin embargo

pueden resultar ms imprecisos por la deformacin que pueden llegar a

sufrir.


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Es posible emplearlo para convertir movimiento circular a lineal.

CORREAS: Actan usando la friccin entre las 2 ruedas que enlazan.

Debido a la friccin, es posible que aparezcan deslizamientos. Las ms

usuales son las planas (seccin rectangular), redondas (seccin circular), en

V, y correas dentadas. La figura 10.2 muestra una correa.

ENLACES RIGIDOS: Se usan para evitar inconvenientes como ruidos,

lubricaciones y deslizamientos. Es posible no solo movimientos circular-

circular (Figura 10.3a) sino tambin realizar la conversin circular-lineal

(Figura 10.3b).

Figura 10.2: Correa (Tomado de: Torres, et. al, 2002)

Figura 10.3: Transmisin de movimiento: a) Circular-circular b) Circular-lineal

(Tomado de: Torres, et. al, 2002)


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Los reductores permiten adems de convertir movimientos (circulares en

diferentes planos, circular-lineal o viceversa) adecuar la velocidad y el par alos valores deseados. Los reductores ms empleados son: Trenes de

engranajes, reductor armnico, ciclo-reductor.

TRENES DE ENGRANAJES: Los trenes de engranajes (Figura 10.4)

formados por ruedas dentadas son mecanismos ampliamente usados para

transmitir y transformar movimientos circulares, cambiando el par y la

velocidad de las ruedas si es necesario. Las ruedas se pueden clasificar en

ruedas de ejes paralelos o de ejes inclinados (Figura 10.5). Los dientes ms

empleados en este tipo de ruedas son los axiales, helicoidales o doble

helicoidales (Figura 10.6). La rueda de mayor dimetro recibe el nombre de

plato y la de menor tamao pin.

REDUCTOR ARMONICO: Este tipo de reductor es empleado en

articulaciones rotacionales. Est compuesto por tres elementos principales

concntricos entre si: Un generador elptico interior, una correa dentada

flexible y una corona exterior rgida.

CICLO-REDUCTOR: Este tipo de reductor emplea, solidaria de forma

excntrica con el eje del accionador. Un disco de curvas, con unos huecos

dispuestos circularmente en los que se insertan unos pernos, que estn

solidarios al eje de la articulacin.


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Figura 10.4: Tren de engranajes (Tomado de: Torres, et. al, 2002)

Figura 10.5: Configuraciones ruedas: Izq) Ruedas de ejes pararelos Der) Ruedas

de ejes perpendiculares (Tomado de: Torres, et. al, 2002)

Figura 10.6: Dientes axiales, helicoidales y doble helicoidales (Tomado de: Torres,

et. al, 2002)


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10.5. FRENOS

Este dispositivo se emplea fundamentalmente para reducir la velocidad de un

elemento en movimiento. El uso principal en robtica es bloquear el elemento

al que se encuentran conectados. Este tipo de dispositivo se emplea en dos

situaciones. La primera cuando se desea reducir rpidamente la velocidad de

una articulacin. La segunda cuando es necesario mantener en una posicin

fija una determinada articulacin sometida a una cierta carga esttica.

(Torres, et. al, 2002)

Los frenos se pueden clasificar en funcin de la variacin del par del freno,

pudindose dar cuatro situaciones: Par constante, Par proporcional al

tiempo, Par proporcional al desplazamiento angular, Par proporcional a la

velocidad angular.

11.1. SUBSISTEMAS MECANICOS EN BRAZOS

Para realizar una determinada tarea es necesario que el extremo del robot se

oriente de forma adecuada. La orientacin se consigue mediante la adicin al

cuerpo principal del robot de lo que se conoce como mueca. Adems, es

necesario la adicin de diferentes elementos terminales, para cada

aplicacin. (Torres, et. al, 2002)

MUECAS:El brazo o cuerpo principal del robot, se encarga de controlar la

posicin final en el espacio. La mueca suele disponer de tres grados de

libertad, materializados a travs de tres giros respecto a tres ejes, orientado


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de esta forma en el espacio el extremo del robot. La base de la mueca se

conecta al brazo, mientras que en el extremo de ella se ubica el elementoTerminal. Las muecas resultan muy complejas y generalmente se emplean

transmisiones y reductores que permiten minimizar el volumen y peso.

ELEMENTOS TERMINALES: Una vez posicionado y orientado el extremo

del robot, con ayuda del cuerpo principal y de la mueca, es necesario

realizar la tarea encomendada: soldadura, pintura, corte, ensamblado, coger

y dejar piezas, etc. Para cada aplicacin ser necesario un til especfico a

ser acoplado al extremo de la mueca del robot.

Se puede clasificar:

- Garras o elementos que permiten sujetar y manipular objetos.

- Herramientas que permiten realizar operaciones sobre objetos.

- Otros dispositivos.

GARRAS: Las garras tienen la tarea de las operaciones de coger y dejar

piezas en posiciones y orientaciones distintas. El tipo de garra depende del

tamao, peso y forma del objeto a manipular. Se pueden clasificar en: Garras

Mecnicas, Ventosas y Garras Magnticas.

GARRAS MECANICAS: Se pueden considerar ganchos que permitan

trasladar objetos sobre todo voluminosos y pesados. Las garras mecnicas

ms usuales son las pinzas (Figura 11.1), que consisten en el empleo de dos

o ms dedos de forma que se pueden asir objetos. Generalmente los dedos

no son articulados, por lo que resultan bastante simples desde un punto de

vista constructivo.


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La garra ms verstil es la desarrollada por la naturaleza, la mano humana.

En el campo de la Robtica se intenta reproducir los movimientos y

versatilidad de la mano humana, siendo uno de los principales

inconvenientes la necesidad de gran nmero de accionadores a integrar en

un espacio reducido que deben proporcionar fuerza y movimiento

independiente para cada uno de los dedos. La figura 11.2 muestra una mano

robot.

La garra mecnica, permite adaptarse a la forma de un determinado objeto,

sobre todo para objetos frgiles.

VENTOSAS: Este tipo de garra usa el vaco para asir objetos mediante

ventosas: sobre todo resultan muy indicadas en objetos no porosos y planos

(metlicos, vidrios, pieles, etc.). El tamao y nmero de ventosas necesarias

se selecciona teniendo en cuenta la presin de vaco y el rea de la ventosa

(Figura 11.3).

GARRAS MAGNETICAS: Este tipo de garra est especialmente indicadapara la sujecin de objetos de naturaleza ferromagntica. Son construidas

con electroimanes de forma que producen fuerzas de atraccin entre la garra

y el objeto.

HERRAMIENTAS: Las herramientas son empleadas por el robot para

realizar determinadas operaciones sobre objetos o materiales.

Las herramientas ms empleadas son: Pinzas de soldadura, Pistola de

pintura. Herramienta de corte por lser, Herramienta de corte por agua,

Atornillador, Lijadora, Fresadora, Etc.


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OTROS DISPOSITIVOS:Existen otro tipo de utensilios que se colocan sobre

el extremo de la mueca que en algunos casos, son elementos intermediosentre la mueca y la garra o herramienta, y en otros son elementos

terminales como cmaras de visin artificial para realizar el seguimiento y o

control de operaciones realizadas por otros robots, sensores de temperatura,

ph, etc.

Figura 11.1: Pinzas (Tomado de: Torres, et. al, 2002)

Figura 11.2: Mano robot (Tomado de: www.robot-hand.com)


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Figura 11.3: Ventosas (Tomado de: Torres, et. al, 2002)

11.2. SUBSISTEMA SENSORIAL

El robot puede posicionarse y orientarse en el espacio para realizar

determinadas tareas. Los sensores facilitan la informacin necesaria del

robot: posicin, orientacin, velocidad, fuerza, etc. Los sensores permiten

asegurar que las tareas se realicen convenientemente y que se realice un

control de movimientos a travs de las posiciones y orientaciones que toma

el robot. (Torres, et. al, 2002)

Los sensores internos estn ubicados en la propia estructura mecnica del

robot. Los sensores externos permiten reconocer e interpretar el entorno que

le rodea al robot y poder realizar la tarea encomendada. Los sensores

externos dotan al robot de flexibilidad y autonoma de actuacin. El termino

externo hace referencia a que la informacin captada es externa al robot,

pudindose estar situado fsicamente el sensor en el propio robot, o fuera de

l.


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11.3. SUBSISTEMA DE CONTROL

La funcin principal del controlador es de procesar la informacin procedente

del subsistema sensorial en aras de controlar los movimientos, tareas, etc.,

del robot segn un comportamiento prefijado. (Torres, et. al, 2002)

El controlador de un robot es un equipo informtico, ms o menos complejo,

que recoge informacin de los sensores, establece las leyes de control en

funcin de los modelos cinemtica y dinmico del robot y genera las rdenesa los accionadores de las articulaciones segn la tarea programada.

En la medida en que se aadan nuevas funcionalidades al robot, cmaras de

visin artificial, sensores externos, etc., es necesario incorporar nuevos

controladores de estos equipos que intercambien informacin con el propio

del robot, configurando entre todos el subsistema de control.

La arquitectura de control tradicional de un robot es jerrquica teniendo cada

articulacin asociado a un servocontrolador cuya funcin especifica consiste

en controlar la posicin y velocidad de dicha articulacin.

12.1. ROBOTS AUTONOMOS O INTELIGENTES

Los robots autnomos son aquellos que son capaces de tomar sus propias

decisiones basados en la comprensin del entorno en que se encuentren,

estos responden ante el entorno sin la necesidad de la intervencin de un

operador humano (Balich, 2004). Dichos robots son entidades fsicas con

capacidad de percepcin sobre un entorno y que actan sobre el mismo con

base a dichas percepciones, sin supervisin directa de otros agentes. Un

robot autnomo suele ser mvil, entendiendo por mvil que no se encuentra


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fijo en una posicin y puede desplazarse por su entorno. Un robot mvil no

es necesariamente autnomo, ya que pueden ser teleoperados por humanos(Tapia, 2002).

Norbert Wiener, del MIT publica en 1948 Cybernetics, or control and

communication in the animal and the machine, en el que realiz un estudio

terico de la comunicacin y el control de procesos en sistemas electrnicos,

mecnicos y biolgicos, que sera el punto de partida de la disciplina llamada

ciberntica. En 1964 se crearon diversos laboratorios en Universidades como

la de Edimburgo, Standford y en el MIT, con la intencin de estudiar el uso

de la Inteligencia Artificial en Robtica (Reyes, Duro, 2005).

Los robots industriales que realizan con gran precisin tareas mecnicas y

repetitivas no se consideran autnomos, dado que realizan una nica

secuencia de acciones previamente programada. Tampoco lo es el robot

Sojourner, de la exitosa misin a Marte de la NASA en el verano del ao

1997, ya que sus rdenes de actuacin eran enviadas, va radio, desde la

tierra, ni lo son los dos Rover (Spirit y Opportunity) que la NASA envi a

Marte en el ao 2003 en sendas expediciones.

Los robots autnomos son capaces de reaccionar ante situaciones no

consideradas en la programacin de su control sin ninguna supervisin

exterior. El robot debe realizar en todo momento los movimientos necesarios

para sobrevivir en su entorno y cumplir las tareas encomendadas, sin que su

programa de control defina necesariamente de modo explicito todas las

posibles acciones que debera realizar ante las posibles situaciones que se

pueden presentar en su entorno; es decir el robot autnomo debe ser no

totalmente preprogramado.


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El robot Aibo (perro mascota de Sony) y el robot Asimo de Honda con

aspecto de humanoide no son totalmente autnomos, ya que sus

movimientos son limitados y previamente establecidos, y no van a reaccionar

adecuadamente ante muchas situaciones no consideradas en la

programacin. Estas realizaciones son autnomas o basados en tcnicas de

Inteligencia Artificial, pero en aspectos muy concretos y muy limitados del

Robot, como el reconocimiento de voz en el Aibo.

La autonoma no es una propiedad de todo o nada sino ms bien una

cuestin de grado. Se pueden definir grados o niveles de lo autnomo que es

un robot en funcin de las reacciones correctas del mismo ante situaciones

no preprogramadas. El robot Sojourner posee un grado de autonoma

reducida. En su aplicacin, los ingenieros desde tierra decidan hacia dnde

deba moverse una vez tenan imgenes de las cmaras del propio robot. El

envo de las rdenes por radio desde Tierra tardaba unos 11 minutos en

llegar a Marte, adems de los once minutos de recepcin de las imgenes

desde Marte, implicaba que el Sojourner deba ser autnomo. Es decir, el

robot deba desplazarse no chocando con obstculos y evitando diferentes

peligros, para los que utilizaba sus sensores de colisiones, distancia,

identificacin de objetos con sus cmaras y acelermetros. Esto ocurre igual

con los Rovers.

El comienzo del desarrollo de la investigacin en robots consider

mayoritariamente los entornos estructurados, como los robots industriales.

Los entornos estructurados no cambian con el tiempo, los cambios posibles

son predecibles y se pueden definir de modo inequvoco como es el entorno,

es decir qu objetos existen, de qu tipo, en qu posicin se encuentran, etc.


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Los entornos en que operaba y la estructura fsica de los mismos fueron

diseados a medida y aislados de cualquier posible influencia no predichapor el diseador. Estos resultados, aunque tiles implicaron altos costos de

realizacin y una carencia de flexibilidad.

Los entornos dinmicos cambian con el tiempo, y no son totalmente

conocidos. Si uno quiere que un robot opere en un entorno ms o menos no

estructurado y dinmico, no totalmente conocido por el diseador, dicho

robot no puede estar totalmente preprogramado. El robot debe poseer algn

tipo de arquitectura cognitiva que le permita establecer relaciones entre sus

entradas sensoriales y sus acciones sobre el mundo. El robot debera de

realizar cada vez mejor sus tareas, aprendiendo de sus errores y tendr la

capacidad de adaptarse a los cambios que ocurren con el entorno.

Los robots autnomos son mquinas capaces de percibir, modelar elentorno, planificar y actuar para alcanzar objetivos sin la intervencin o con

una intervencin muy pequea de supervisores humanos. Estos robots son

los ms evolucionados desde el punto de vista del procesamiento de la

informacin, adems pueden trabajar en entornos poco estructurados y

dinmicos, realizando acciones en respuesta a contingencias variadas en

dicho entorno. (Baturone, 2007)

En las ltimas dcadas se han hecho esfuerzos en la aplicacin de tcnicas

de inteligencia artificial, mediante el uso de mtodos simblicos de

tratamiento de la informacin basados en modelos geomtricos del entorno.

Sin embargo, esto requiere una elevada capacidad de procesamiento para

tratar en tiempo real problemas significativos, y hay mucha incertidumbre


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sobre la informacin del entorno. Se han resuelto problemas basados en un

modelo previo del entorno y la solucin es vlida si el modelo correspondecon la realidad. Para reducir la incertidumbre, se requiere incrementar la

informacin que se tiene de ste, mediante realimentacin sensorial.

Desde el punto de vista de la planificacin, existen diferentes arquitecturas

diseadas, teniendo en cuenta la disponibilidad de informacin del sistema y

el tiempo para responder ante una situacin. En la planificacin puramente

estratgica, se supone que la situacin en la que va a ejecutarse el plan

puede ser predicha de forma precisa durante la planificacin. En la

planificacin puramente reactiva, se supone que el entorno es incierto, el

sistema es ms flexible y puede reaccionar en cualquier instante de forma

rpida a las discrepancias entre el modelo actual y la realidad observada.

Las arquitecturas diseadas para conseguir la mayor flexibilidad

(planificacin reactiva) ante cualquier eventualidad del entorno son menos

eficientes que las que utilizan criterios de decisin basados en modelos del

entorno suficientemente precisos (planificacin estratgica). Las

arquitecturas con capacidad de aprendizaje combina la planificacin

estratgica (basados en tcnicas de bsqueda) y la planificacin reactiva.


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12.2. CARACTERISTICAS PRINCIPALES DE LOS ROBOTS

AUTONOMOS

- Estn situados: Un robot autnomo est inmerso en el entorno. El robot

percibe un entorno y acta sobre l. El robot no acta sobre abstracciones

o modelos, sino directamente sobre la realidad material.

- Son entidades corpreas: Los robots operan sobre el mundo fsico, su

experiencia del mundo y sus acciones sobre el mismo se producen de

forma directa haciendo uso de sus propias capacidades fsicas (Tapia,

2002).

- Es capaz de trabajar y moverse en un entorno no estructurado y con

eventos impredecibles.

- Algunos disponen de sensores que les permiten detectar la presencia de

un objeto, evitar chocar contra objetos, evitar un obstculo, o realizar una

accin ante la presencia de dicho objeto.

- Los sistemas de visin se componen por lo general de cmaras que les

permiten digitalizar y procesar imgenes para su reconocimiento.

- Algunos, poseen reconocimiento de voz, mediante el uso de un micrfono

que captura y analiza la onda generada por la vibracin de un sonido.

- Algunos, pueden comunicarse con gestos, mediante el uso del

reconocimiento facial.

- Tiene capacidad de aprendizaje, mediante la acumulacin de informacin

del entorno.- Es capaz de reproducir, imitar y emular los movimientos naturales de un

ser humano o los de un animal.

- Es capaz de tomar una decisin ante una situacin y tambin posee la

capacidad de planificar en tiempo real.


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- Es capaz de tomar decisiones autnomamente cuando se encuentra en un

terreno desconocido y no pueda ser teleoperado por demoras en larecepcin y emisin de mensajes.

- Es capaz de tomar estrategias ante el estudio de su entorno y de los

dems agentes intervinientes y moverse reactivamente ante un problema.

- Puede corregir errores y aprender cosas nuevas.

12.3. APLICACIONES RELEVANTES

AIBO:Es un robot mascota fabricado por Sony. Dispone de sensores que le

evitan chocar contra objetos, y una cola que funciona de antena, adems de

sentido del tacto. Es capaz de reconocer los gestos e incluso la actitud

corporal de su dueo. Es sensible a las caricias, tiene una enorme capacidad

de movimientos, equilibrio y flexibilidad, y aprende. Aibo presenta emociones

e instintos programados en su cerebro, segn la situacin Aibo mover las

piernas vigorosamente o mostrar mal humor si no recibe la atencin que

pide. Aibo integra una computadora, sistema de visin y motores de

articulacin. En la figura 12.1 se aprecia el robot aibo.

Entre las funciones principales de Aibo se puede encontrar:

Aprendizaje: puede conectarse con otros dispositivos inalmbricamente,

transferir fotos, sonidos, ficheros, y mensajes, compartiendo diferentes

memorias, aprendiendo de las preferencias del usuario y acumulando

conocimiento del entorno, etc.


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Ciberpsicologa: Es capaz de ofrecer entretenimiento y confort cuando el

usuario est amable, triste, enfadado, reflejando a travs de su carailuminada con LEDS un amplio rango de emociones.

Reconocimiento de voz y cara: Reconoce voces y rostros mediante los

sensores y dispositivos instalados e inmediatamente reacciona con lo que el

usuario hace o dice. (Wikipedia-Aibo, 2008)

Figura 12.1: Aibo (Tomado de:

http://www.sony.net/SonyInfo/News/Press_Archive/199905/99-046/index.html)

ASIMO: robot humanoide creado en el ao 2000 por la empresa Honda, la

cual empez a desarrollar robots humanoides en los aos 80, creando su

primer robot andador en 1986. El objetivo de Honda es crear un robot

humanoide capaz de interactuar con las personas y de ayudarles hacindole

la vida ms agradable. Para conseguir los movimientos de Asimo, Honda ha

estudiado y utilizado como modelo los movimientos coordinados y complejos

del cuerpo humano. Las proporciones y la posicin de las articulaciones de

Asimo se parecen a las de un ser humano y en la mayora de los aspectos, el

robot realiza un conjunto de movimientos comparables a los nuestros.

Asimo posee un sistema de movilidad, que le permite no slo avanzar y

retroceder, sino que se desplaza lateralmente, sube y baja escaleras y se da


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la vuelta mientras anda. Asimo es el que mejor imita los movimientos de

avance naturales de los seres humanos. (Wikipedia-Asimo, 2008). En lafigura 12.2 se muestra el robot Asimo.

Figura 12.2: Asimo (Tomado de:

http://internetrecursoeducativo.blogia.com/2007/093001-asimo-el-robot-amigo-del-

hombre.php)

ROBOCUP: Es una federacin de ftbol Soccer donde los jugadores son

robots. El objetivo de este singular evento es resolver un problema estndar,

en este caso el juego del ftbol, para fomentar la investigacin en los campos

de la robtica. (Molina, 2002)

Dentro de la competencia existen varias modalidades: simulacin, robots de

tamao pequeo, robots de tamao medio, cuadrpedos y humanoides.

Cada modalidad tiene su propia regulacin en cuanto a nmero de robots,

tamao de los participantes, dimensiones del campo y colores de cada

elemento.

Estos robots son capaces de caminar, correr e impulsar un baln con ambos

pies, de percibir la situacin en que se encuentren y de tomar por si solos


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decisiones sobre las acciones inmediatas y la estrategia del juego. (Kitano y

Asada, 2002)

En la Robocup se integran amplias reas de la robtica inteligente: la fusin

de las seales en tiempo real, la capacidad de reaccin, la adquisicin de

estrategias, el aprendizaje, la planificacin en tiempo real, la capacidad de

reaccin, los sistemas multiagente, el reconocimiento de contextos, la visin,

la adopcin estratgica de decisiones, el control de la propulsin, etc.

Para tener xito en la RoboCup, cada jugador tiene que aprender las

destrezas pertinentes, el equipo a trabajar como tal y el entrenador (un

programa de entrenamiento) deber mejorar su direccin del equipo.

Entre las destrezas individuales de los jugadores se cuentan, por una parte

capacidades de chutar y pasar el baln, y por otra saber cul de ellas deben

recurrir en cada situacin.

Antes de la competicin, los jugadores pueden dedicar tanto tiempo como

deseen a aprender habilidades. Sin embargo, si un equipo pretende

adaptarse a la estrategia del oponente, tendr que aprender durante el

partido mismo. Las figuras 12.3 y 12.4 muestran algunos de los robots que

participaron en el torneo mundial robtico de ftbol.


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Figura 12.3 y 12.4 (De izquierda a derecha): Torneo mundial de Robots

(Tomadas de: http://www.soygik.com/etiqueta/futbol)

SHAKEY: Se considera el primer robot mvil construido. Se desarroll en

1968. El robot Shakey es un robot mvil que se desplaza en un entorno de

oficinas con objetos de formas y colores. Fue construido por el Stanford

Research Institute. Fue uno de los primeros en navegar en dos dimensiones

e incluir un planificador de las acciones. Utiliza imgenes de video para

determinar sus movimientos. Con este trabajo quedan establecidas las bases

fundamentales de la robtica autnoma: descomposicin del espacio en

cuadrcula, deteccin de objetos, mdulo de percepcin y arquitectura

informtica. (Danchin, Mange, 2002). La figura 12.5 muestra el robot shakey.


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Figura 12.5: Shakey (Tomada de:

http://www.computermuseum.li/Testpage/Shakey-the-Robot-SRI.htm)

SOJOURNER: Este robot fue utilizado por la NASA para sus misiones

espaciales, en concreto para la exploracin del planeta Marte. Este robot es

teleoperado y a la vez presenta autonoma. (Qulez, 2008)

El Sojourner fue el primer vehculo en dejar huellas en el suelo de Marte.

Este robot cost 25 millones de dlares, pesa 10,5 kilogramos y es capaz de

alejarse unas decenas de metros de la nave principal. El Sojourner est

dotado de un software que le permite tomar cierto tipo de decisiones

independientes, en especial cuando ste est mucho tiempo sin recibir

instrucciones de la tierra. Si por error se pierde el contacto, el Sojourner debe

ser capaz de regresar a la nave por sus propios medios. El Sojourner posee

sensores para la deteccin de obstculos, posee cmaras de visin. Fue

utilizado para tomar fotografas y obtener datos del suelo marciano para su

posterior estudio. En la figura 12.6 y 12.7 se aprecia el robot sojourner,

utilizado en misiones de exploracin del planeta marte.


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Figura 12.6 y 12.7: Sojourner (Tomadas de: Qulez, 2008)

OTRAS APLICACIONES: La tecnologa informtica ha avanzado

drsticamente, los microprocesadores han comenzado a extenderse fuera de

los mbitos computacionales para acercarse a los electrodomsticos de uso

cotidiano y realizar funciones ms precisas y autnomas. (Rodrguez, 2002).

El campo de la inteligencia artificial proviene de una disciplina computacional

que busca metodologas, procesos, para que las mquinas perciban,

razonen y acten como lo hara un ser vivo. La inteligencia artificial se apoya

en conocimientos como la lgica difusa, las redes neuronales, algoritmos

genticos y sistemas expertos. Este campo se est aplicando cada vez ms

en las actividades cotidianas realizadas por los electrodomsticos. Dentro de

los cerebros electrnicos de los electrodomsticos se estn incorporando


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cada vez ms microprocesadores que le permitan realizar tareas de una

manera inteligente.

Algunas lavadoras miden el peso de la ropa, calculan la cantidad exacta de

agua, regula el proceso de lavado y termina exprimindola casi hasta dejarla

seca lo que ahorra tiempo y dinero. Los ingenieros que disearon su

mecanismo aplicaron Inteligencia Artificial en sus procesadores para que

realice su tarea principal de manera eficiente y econmica.

Empresas como Samsung, Electrolux, Philips, Whirlpool y General Electric,

estn viendo posibilidades de hacer cada vez ms inteligentes sus

electrodomsticos y conectarlos entre si, para permitir mayor interaccin

entre ellos. Electrolux, en 1998 present un prototipo de aspiradora

inteligente, inalmbrica, autnoma que se poda programar para realizar su

tarea sin necesidad de seguirla. Con sensores de distancia y obstculos,

este aparato slo debe dejarse en la habitacin que se desea limpiar.

Los electrodomsticos han evolucionado lo suficiente para cumplir sus tareas

de manera ms autnoma, acercndose al concepto de robots que se

conoce y alejndose de realizar funciones nicas. Electrolux, fue de las

primeras empresas en presentar una nevera conectada a Internet que a

travs de una pantalla touch screen de cristal lquido insertada en la puerta,

permita enviar y recibir correo electrnico, programarle tarea a los residentes

de la casa, as como almacenar recetas de cocina y organizar listas de

pedido, aparte de permitir a los usuarios ver televisin y sintonizar emisoras

de Radio. General Electric present un horno microondas conectado, que

permita enviar y recibir informacin de Internet desde una pantalla ubicada

en el panel frontal del equipo.

Samsung y Microsoft han establecido una alianza para trabajar en el

concepto del hogar del futuro. El objetivo es desarrollar tecnologas, para

introducir nuevos equipos, electrodomsticos y aplicaciones que interacten


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con el computador personal y ayuden a los humanos a realizar las tareas

cotidianas de su casa. Desde el computador personal, se podrn programarlos eventos que se puedan suceder en la casa cotidianamente, descongelar

alimentos, calentarlos, encender el televisor y grabar un programa en

especial, ya no en cintas, sino en discos duros.

El computador personal es el eje de la tecnologa informtica para el hogar

del futuro. La aspiradora, la brilladora, la iluminacin, la calefaccin y hasta el

flujo de agua y aire podrn estar controlados por el computador,

relegndoles, las tareas de mantenimiento del hogar a esta mquina. La

seguridad del hogar, las cmaras de video, los sensores de movimiento y las

alarmas podrn estar conectados a la red.

Con los avances logrados en la actualidad, en cuanto a la programacin y los

futuros desarrollos en nanotecnologa y desarrollo de microchips ms

pequeos y potentes, la robtica del hogar podr aparecer como una

realidad contundente.

Existen juguetes a travs de los cuales los nios pueden familiarizarse con la

robtica desde sus primeros aos. Entre los ms conocidos se encuentran

los perros-robots Aibo de Sony como se coment anteriormente, el perico

Tekno Polly de Manley que literalmente aprende a hablar por medio de las

indicaciones de su dueo, o el mueco de Hasbro llamado my real baby; un

verdadero robot humanoide con ciertos algoritmos programados para

asemejar a un bebe de verdad. Este juguete ha sido utilizado en algunas

secundarias y preparatorias del mundo para hacer reflexionar a los alumnos

de la cantidad de cuidados que necesita un bebe en la vida real (Molina,

2002).


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12.4. AUTONOMIA EN ROBOTS MOVILES

Un robot es mvil cuando no se encuentra fijo en una posicin y puede

desplazarse por su entorno. Desde el siglo XX se ha tratado de incrementar

la autonoma limitando todo lo posible la intervencin humana. Desde el

punto de vista de la autonoma, los robots mviles tienen como precedentes

los dispositivos electromecnicos, tales como los denominados micro-

mouse. Estos dispositivos fueron creados en los aos 30 para desarrollar

funciones inteligentes tales como descubrir caminos en laberintos. (Baturone,

2007).

La tortuga de Walter, presentada en 1948, poda reaccionar ante la presencia

de obstculos, subir pendientes y cuando la alimentacin comenzaba a ser

insuficiente, podra dirigirse hacia una posicin de recarga. Estos trabajos no

presentan una relacin directa con los vehculos autnomos que se

empezaron a aplicar en los aos 60. Antes de esta dcada, las aplicaciones

se caracterizaban por un entorno fuertemente estructurado. En los aos

sesenta se vuelve a trabajar en el desarrollo de robots mviles dotados de

una mayor autonoma. La mayor parte de las experiencias se desarrollan

empleando plataformas que soportan sistemas de visin. En los aos 80, el

incremento en la capacidad computacional y el desarrollo de nuevos

sensores, mecanismos y sistemas de control, permiti el desarrollo de robots

con una mayor capacidad de tomar decisiones autnomas.

La autonoma busca que el robot tenga la suficiente inteligencia como para

reaccionar y tomar decisiones basndose en observaciones de su entorno,

sin suponer que haya un conocimiento previo del entorno. En un robot mvil,

la autonoma se basa en la existencia de un sistema de navegacin

automtica, el cual incluye tareas de planificacin, percepcin y control.


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En los robots mviles, el problema de la planificacin, puede descomponerse

en planificacin global de la misin, de la ruta, de la trayectoria y finalmenteevitar obstculos no esperados. En un robot para interiores, la misin podra

consistir en determinar a qu habitacin hay que desplazarse, mientras que

la ruta establecera el camino desde la posicin inicial a una posicin en la

habitacin, definiendo puntos intermedios de paso. La planificacin de la

trayectoria puede realizarse considerando la posicin actual del vehculo y

los puntos intermedios de paso definido en la planificacin de la ruta. La

trayectoria se corrige debido a acontecimientos no considerados. Puede

plantearse el problema de la planificacin de la velocidad teniendo en cuenta

las caractersticas del terreno y del camino que se pretende seguir.

Una vez realizada la planificacin de la trayectoria, es necesario planificar

movimientos concretos y controlar dichos movimientos para mantenerse en

la trayectoria planificada. Se plantea el problema del seguimiento de

caminos, que para vehculos con ruedas se concreta en determinar el

ngulo de direccin teniendo en cuenta la posicin y orientacin actual del

vehculo con respecto a la trayectoria que debe seguir. En aplicacin de

exteriores, en las que las distancias que recorre el vehculo autnomo son

considerables, se emplean sistemas de posicionamiento global mediante

satlites. La incertidumbre de la posicin se reduce a intervalos

suficientemente grandes empleando el sistema de percepcin; suelen

emplearse marcas especiales cuya deteccin permite estimar con precisinla posicin del robot. En entornos no estructurados, con ausencia de marcas

especiales, la estimacin de la posicin mediante el sistema de percepcin

es ms compleja.


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El sistema de percepcin de un vehculo autnomo tiene como objetivo

permitir una navegacin segura, detectando y localizando obstculos ysituaciones peligrosas. En general, modelar el entorno construyendo un

mapa o representacin de dicho entorno y estimar la posicin del vehculo de

forma precisa. Para el diseo de los sistemas de percepcin se debe tener

en cuenta la velocidad del robot, la precisin, el alcance, la posibilidad de

interpretacin errnea de datos y la propia estructura de la representacin

del entorno.

12.5. SEMEJANZA ENTRE LOS COMPONENTES DE UN ROBOT

Y UN SER HUMANO

Los robots se han desarrollado tomando como inspiracin el ser humano.

Mucho de los trminos empleados para referirse a algunas de las partes

principales de un robot estn tomadas de la anatoma humana (cuerpo,

brazo, codo, articulacin, mueca, etc.). Los robots manipuladores se

desarrollaron a semejanza de una parte del cuerpo humano, en este caso el

brazo, que va desde el codo hasta la mano. (Torres, et. al, 2002)

Los componentes y subsistemas que integran un robot tienen

funcionalidades similares a cada una de las partes que afectan a un brazo

humano. Un brazo humano est compuesto por una estructura y unas

relaciones entre las diferentes partes. Por estructura, bsicamente huesos,

tendones, nervios y msculos y por relaciones fundamentalmente

articulaciones. En el extremo del brazo humano se encuentra la mano, que


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se encuentra dotado de sentidos como el tacto o la vista externa a l, que

ayuda a los movimientos y manipulaciones a realizar.

La estructura bsica de un robot est compuesta por eslabones, similar a un

hueso; accionadores similar a un msculo; transmisiones parecidos a un

tendn, y los cables de seal que asemejan a los nervios. Los puntos de

unin entre eslabones se conocen como nodos, elemento que permite el

movimiento entre ellos. Esto es parecido a la articulacin. En el extremo del

robot, se localizan los elementos terminales (pinzas, ventosas, herramientas,

etc.).

Los sentidos del robot son proporcionados a travs del subsistema sensorial.

Con ellos se recoge la informacin necesaria, para posicionar y orientar el

robot en un espacio de trabajo. El subsistema de control procesa y analiza

esta informacin, acta de cerebro y genera las rdenes de movimiento.

12.6. ENTORNO DE DESPLAZAMIENTO

Corresponde al medio en el cual se desplazar el robot, los obstculos, el

ambiente y los actores que intervienen. Se clasifican segn el ambiente en:

extremos, normales y controlados, o segn el medio en que se desarrolla en:

acutico, terrestre, areo y espacial (vase para mayores referencias el texto

de Balich, 2004).

AMBIENTE EXTREMO:El ambiente donde opera el robot es hostil, no apto

para la vida humana. Los robots de exploracin submarina, los de

manipulacin y mantenimiento de centrales atmicas, los robots


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semiautnomos: de exploracin de alta atmsfera, sondas espaciales y

robots de exploracin marciana operan sobre ambientes extremos.

AMBIENTE NORMAL:El entorno es natural, donde un ser humano realiza

su actividad, no es perjudicial para la salud humana. Las condiciones del

entorno pueden variar sin previo aviso, como el clima y la luz cambiante que

son variables del entorno. Entre las aplicaciones de robots que se

desempean en este tipo de ambiente se encuentran: robots de limpieza, de

pintura en lneas de montaje, etc.

AMBIENTE CONTROLADO:Se compone de un conjunto de variables bien

definidas como el terreno, el ambiente, los contrincantes, etc. Como ejemplo

se tiene el caso del ftbol de robots; en este ambiente ciertas caractersticas

permanecen estables en el tiempo, mientras otras como los contrincantes o

el movimiento de la pelota quedan fuera de control.

ENTORNO TERRESTRE: El medio por el cual se desplaza el robot est

compuesto por superficie plana, lisa o dura. Entre los robots creados para

este entorno se encuentra el humanoide ASIMO que reproduce el

desplazamiento bpedo humano, araas o hexpodo de mltiples patas,

rastrero que simula el desplazamiento de serpientes snakebot y Aibo, el

perro mascota de Sony.

ENTORNO ACUATICO O SUBMARINO:El medio por el cual se desplaza el

robot est compuesto por agua. Los robots que operan en este entorno son

impulsados por diferentes mecanismos, hlices o turbinas, aletas para imitar


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el movimiento de animales acuticos, o movimientos ondulatorios tipo

serpiente.

ENTORNO AEREO: El medio est compuesto por aire. Los aviones de

exploracin autnomos operan sobre este entorno, cuyo objetivo principal es

incursionar en las lneas enemigas sin ser detectados. Otro ejemplo son los

aviones de exploracin climatolgica, globos aerostticos y robots que

buscan reproducir el aletear de diferentes insectos.

EN

ingenieria aplicada a la robotica

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