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Libro Robotica: La robótica es la rama de la ingeniería mecatrónica, de la ingeniería eléctrica, de la ingeniería electrónica, de la ingeniería mecánica, de la ingeniería biomédica y de las ciencias de la computación que se ocupa del diseño, construcción, operación, disposición estructural, manufactura y aplicación de los robots.

La robótica combina diversas disciplinas como son: la mecánica, la electrónica, la informática, la inteligencia artificial, la ingeniería de control y la física. Otras áreas importantes en robótica son el álgebra, los autómatas programables, la animatrónica y las máquinas de estados.

El término robot se popularizó con el éxito de la obra R.U.R. (Robots Universales Rossum), escrita por Karel Čapek en 1920. En la traducción al inglés de dicha obra la palabra checa robota, que significa trabajos forzados o trabajador, fue traducida al inglés como robot.

La robótica es el estudio de los robots. Los robots son máquinas que se pueden usar para hacer trabajos. Algunos robots pueden trabajar solos. Otros robots siempre deben tener una persona diciéndoles qué hacer.

¿Cómo usa la NASA los robots?

La NASA usa robots de muchas maneras diferentes. Los brazos robóticos en las naves espaciales pueden mover grandes objetos en el espacio. La nave espacial robótica puede visitar otros mundos. Los aviones robóticos pueden volar sin un piloto a bordo. La NASA está estudiando nuevos tipos de robots. Estos trabajarán con las personas y los ayudarán.

¿Qué son los brazos robóticos?

La NASA usa brazos robóticos para mover objetos grandes en el espacio. El brazo robótico “Canadarm” está en el transbordador espacial. La Estación Espacial Internacional tiene el Canadarm2 más grande. El transbordador espacial usa su brazo para muchos trabajos. El Canadarm puede liberar o recuperar satélites.

Los astronautas lo han usado para agarrar el Telescopio Espacial Hubble. Esto les permitió arreglar el Hubble. Los brazos del transbordador y la estación espacial trabajan juntos para ayudar a construir la estación. Los brazos robóticos han agregado nuevas partes a la estación espacial.

Los brazos también pueden mover a los astronautas en las caminatas espaciales. El brazo de la estación espacial puede moverse a diferentes partes de la estación. Se mueve a lo largo de la parte exterior de la estación como una lombriz, unida en un extremo a la vez. Tiene una “mano” robótica llamada Dextre que puede hacer trabajos más pequeños. Un astronauta o alguien en Control de Misión debe controlar estos brazos robóticos. El astronauta usa controladores como joysticks utilizados para jugar videojuegos.

¿Cómo exploran los robots otros mundos?

Los robots ayudan a explorar el espacio. Las naves espaciales que exploran otros mundos, como la luna o Marte, son robots. Estos incluyen orbitadores, módulos de aterrizaje y rovers en otros planetas. Los exploradores de Marte Spirit y Opportunity son robots.

Otras naves espaciales robóticas vuelan u orbitan alrededor de otros mundos. Estos robots estudian planetas desde el espacio. La nave espacial Cassini es este tipo de robot. Cassini estudia Saturno y sus lunas y anillos. La nave espacial Voyager y Pioneer ahora viajan más allá de nuestro sistema solar. También son robots. La gente usa computadoras para enviar mensajes a la nave espacial. Los robots tienen antenas que recogen los comandos de mensaje. Entonces el robot hace lo que la persona le dijo que hiciera.

¿Cómo utiliza la NASA aviones robóticos?

La NASA usa muchos aviones que no llevan a bordo a los pilotos. Algunos de estos aviones son volados por control remoto. Otros pueden volar ellos mismos, con instrucciones simples. Los planes robóticos ayudan de muchas maneras. Ellos pueden estudiar lugares peligrosos.

Por ejemplo, podrían usarse para tomar imágenes de un volcán. Permiten que la NASA pruebe nuevas ideas para aviones. Estos planes pueden volar durante mucho tiempo sin la necesidad de aterrizar. También pueden ser más pequeños que un avión volado por un piloto. Es posible que no tengan espacio para que una persona esté a bordo.

¿Cómo pueden los robots ayudar a los astronautas?

La NASA está desarrollando nuevos robots para ayudar a las personas en el espacio. Una de estas ideas se llama Robonaut. Robonaut se parece a la parte superior del cuerpo de una persona. Tiene un cofre, cabeza y brazos. Robonaut podría trabajar fuera de la nave espacial. Podría funcionar como un astronauta en una caminata espacial. Con ruedas u otra forma de moverse, Robonaut podría trabajar en otro mundo. Robonaut podría ayudar a los astronautas en la luna o en Marte.

Otra idea de robot se llama ESFERAS. Estos pequeños robots parecen bolitas de fútbol. Las ESFERAS están siendo usadas en la estación espacial para probar qué tan bien pueden moverse allí. Algún día, los robots podrían volar alrededor de la estación ayudando a los astronautas.

La NASA está estudiando otras ideas para robots. Un pequeño brazo robótico podría usarse dentro de la estación. Un robot como ese podría ayudar en una emergencia. Si un astronauta resultara herido de gravedad, un médico en la Tierra podría usar el brazo para realizar una cirugía. Esta tecnología también podría ayudar en la Tierra. Los médicos podrían ayudar a personas en lugares lejanos donde no hay médicos.

Los robots también se pueden usar como exploradores para verificar nuevas áreas que se explorarán. Los robots Scout pueden tomar fotografías y medir el terreno. Esto ayuda a los científicos e ingenieros a hacer mejores planes para explorar.

Los robots Scout se pueden usar para buscar peligros y encontrar los mejores lugares para caminar, conducir o detenerse. Esto ayuda a los astronautas a trabajar de forma más segura y rápida. Tener humanos y robots trabajando juntos hace que sea más fácil estudiar otros mundos.

La palabra “robot” fue acuñada por el dramaturgo checo Karel Capek (pronunciado “chop’ek”) de la palabra checa para trabajo forzado o siervo. Según los informes, Capek fue varias veces candidato al Premio Nobel por sus obras y muy influyente y prolífico como escritor y dramaturgo. Afortunadamente, murió antes de que la Gestapo lo atrapara por sus simpatías antinazis en 1938.

El uso de la palabra Robot se introdujo en su obra R.U.R. (Rossum’s Universal Robots) que se inauguró en Praga en enero de 1921. La obra fue un gran éxito y las producciones pronto se abrieron en Europa y Estados Unidos. El tema de R.U.R., en parte, fue la deshumanización del hombre en una civilización tecnológica.

Puede sorprender que los robots no sean de naturaleza mecánica sino que se hayan creado a través de medios químicos. De hecho, en un ensayo escrito en 1935, Capek luchó con fuerza para que esta idea fuera posible y, escribiendo en tercera persona, dijo:

“Es con horror, francamente, que rechaza toda responsabilidad por la idea de que los artilugios de metal podrían alguna vez reemplazar a los seres humanos, y que por medio de cables podrían despertar algo como la vida, el amor o la rebelión. Consideraría que esta oscura perspectiva ya sea una sobreestimación de las máquinas o una grave ofensa contra la vida “.

[El autor de Robots se defiende – Karl Capek, Lidove noviny, 9 de junio de 1935, traducción: Bean Comrada]

Hay algunas pruebas de que la palabra robot en realidad fue acuñada por el hermano de Karl, Josef, escritor por derecho propio. En una breve carta, Capek escribe que le preguntó a Josef qué debería llamar los trabajadores artificiales en su nueva obra. Karel sugiere a Labori, que él piensa demasiado “libretista” y su hermano murmura “luego los llama Robots” y vuelve a su trabajo, y así, por una respuesta cortante, tenemos la palabra robot.

R.U.R se encuentra en la mayoría de las bibliotecas. La traducción al inglés más común es la de P. Selver de la década de 1920 que no es completamente fiel al original. Una traducción más reciente y precisa se encuentra en una colección de escrituras de Capek llamada Hacia el Centro Radical publicada por Catbird Press en North Haven, CT. tel: 203.230.2391

El término ‘robótica’ se refiere al estudio y uso de robots. El término fue acuñado y utilizado por primera vez por el científico y escritor estadounidense nacido en Rusia Isaac Asimov (nacido el 2 de enero de 1920, murió el 6 de abril de 1992). Asimov escribió prodigiosamente sobre una amplia variedad de temas. Era mejor conocido por sus muchos trabajos de ciencia ficción. Los más famosos incluyen I Robot (1950), The Foundation Trilogy (1951-52), Foundation’s Edge (1982) y The Gods Theirmselves (1972), que ganaron los premios Hugo y Nebula.

La palabra “robótica” se utilizó por primera vez en Runaround, un cuento publicado en 1942. I, Robot, una colección de varias de estas historias, se publicó en 1950. Asimov también propuso sus tres “Leyes de la robótica”, y luego agregó una ‘ley zeroth’.

Ley Cero:
Un robot no puede dañar a la humanidad o, por inacción, permitir que la humanidad sufra daños.
Ley uno:
Un robot no puede dañar a un ser humano o, por inacción, permitir que un ser humano resulte dañado, a menos que esto viole una ley de orden superior.
Ley dos:
Un robot debe obedecer las órdenes dadas por los seres humanos, excepto cuando dichas órdenes entren en conflicto con una ley de orden superior.
Ley tres:
Un robot debe proteger su propia existencia siempre que dicha protección no entre en conflicto con una ley de orden superior.
Un interesante artículo sobre este tema:

Clarke, Roger, “Leyes de Asimov para la robótica: implicaciones para la tecnología de la información”, Parte 1 y Parte 2, Computer, diciembre de 1993, pp. 53-61 y Computer, enero de 1994, pp. 57-65.

El artículo es una discusión interesante sobre sus Leyes y cómo llegaron a aparecer en sus libros, y las implicaciones para la tecnología de hoy y del futuro.

¿Cuándo surgieron los robots, tal como los conocemos hoy?

Los primeros robots modernos industriales fueron los Unimates desarrollados por George Devol y Joe Engelberger a finales de los 50 y principios de los 60. Las primeras patentes fueron por Devol para máquinas de transferencia de piezas. Engelberger formó Unimation y fue el primero en comercializar robots. Como resultado, Engelberger ha sido llamado el “padre de la robótica”.

Los brazos industriales modernos han aumentado en capacidad y rendimiento a través del desarrollo de controladores y lenguaje, mecanismos mejorados, detección y sistemas de accionamiento. A principios y mediados de los 80, la industria de los robots creció muy rápido principalmente debido a las grandes inversiones de la industria automotriz.

El rápido salto a la fábrica del futuro se convirtió en una zambullida cuando la integración y la viabilidad económica de estos esfuerzos resultaron desastrosos. La industria de los robots se recuperó recientemente hasta mediados de los años 80. Mientras tanto, ha habido una gran sacudida en la industria de los robots. En los EE. UU., Por ejemplo, solo una empresa estadounidense, Adept, permanece en el negocio de producción de robots industriales. La mayoría del resto desapareció, se consolidó o se vendió a compañías europeas y japonesas.

En la comunidad de investigación, los primeros autómatas fueron probablemente la maquina de Gray Walter (1940) y la bestia John’s Hopkins. Los dispositivos teleoperados o controlados a distancia se habían construido incluso antes con al menos los primeros vehículos controlados por radio construidos por Nikola Tesla en la década de 1890.

Tesla es mejor conocido como el inventor del motor de inducción, la transmisión de energía de CA y muchos otros dispositivos eléctricos. Tesla también había imaginado mecanismos inteligentes que fueran tan capaces como los humanos. Una excelente biografía de Tesla es Tesla de Margaret Cheney, Man Out of Time, publicado por Prentice-Hall, c1981.

Shakey de SRI navegaba por ambientes interiores altamente estructurados a finales de los 60’s y el Stanford Cart de Moravec fue el primero en intentar escenas naturales al aire libre a fines de los 70’s. A partir de ese momento, ha habido una proliferación de trabajo en máquinas de conducción autónomas que navegan a velocidades de autopista y navegan en terrenos al aire libre en aplicaciones comerciales.

Robótica y Automatización

Cuando pensamos en robótica, lo primero que nos viene a la mente es la automatización. Se sabe que los robots realizan tareas automáticamente sin mucha intervención humana, a excepción de la programación inicial y el conjunto de instrucciones que se les proporciona.

La primera máquina, lo que he visto en mi infancia cuando estábamos de visita en una planta de procesamiento de leche, la más cercana, para llamarla robot, era una máquina de envasado de leche. Hubo un rollo de material de empaque corriendo por la máquina, cada vez que medio litro de leche cae en el rollo y luego un mecanismo en la máquina sella y corta el paquete.

Esta máquina puede ser un simple ejemplo de un robot muy básico. Realiza la secuencia de operaciones especificada repetidamente con la misma precisión. Fue programado y provisto con el material requerido y luego comenzó.

Avances en robótica

Las versiones más avanzadas de los robots que se ven ahora en la actualidad pueden realizar operaciones de forma adaptativa, es decir, cambiar las dimensiones y otras configuraciones de acuerdo con los requisitos.

Uno de esos ejemplos avanzados de un robot adaptativo es una máquina de coser que puede leer las diferentes dimensiones del tamaño del vestido en la tarjeta personal de una persona y luego cortar el material del vestido deseado y coserlo al tamaño apropiado para la persona.

Desde un punto de vista amplio, la robótica es en realidad el esfuerzo continuo de los ingenieros de robótica para hacer máquinas capaces de realizar tareas tan delicadamente como los humanos pueden hacer y también las tareas complicadas, difíciles y repetidas que los humanos preferirían no hacer.

Los avances en la robótica de campo son posibles gracias al uso de microprocesadores y microcontroladores con la combinación inteligente de ellos con servomotores, sensores y actuadores.

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