1.- INTRODUCCIÓN A LA ROBÓTICA

Antes de comenzar aclaremos la diferencia entre máquina, autómata y robot. 

1.2. Definición de Robot

La palabra "robot" proviene del término checo "robota", que significa "esclavo". El término fue usado por primera vez en 1921 en la obra de teatro R.U.R. (Rossum’s Universal Robots) del checo Karel Capek. La obra trata sobre una fábrica que produce "hombres artificiales" llamados robots, criaturas que apenas piensan por sí mismas y parecen felices de trabajar para otros, el conflicto planteado es si los robots están siendo explotados o no y las consecuencias que esto podría traer.

En 1979, el “Robot Institute of America” define un a un robot como: "Un manipulador reprogramable y multifuncional diseñado para trasladar materiales, piezas, herramientas o aparatos específicos a través de una serie de movimientos programados para llevar a cabo una variedad de tareas"

En la actualidad, se recurre más a la siguiente definición:

2. CLASIFICACIÓN DE LOS ROBOTS

Dada la cantidad de tipos de robots que existen actualmente, se pueden clasificar por diferentes criterios:

2.1. Clasificación según su cronología

Veremos los tipos de robot que han surgido a lo largo de la historia, desde los años 50 hasta la actualidad:

• Primera Generación (Manipuladores): Esta primera etapa se puede considerar desde los años 50 ,en donde las máquinas diseñadas cuentan con un sistema de control relativamente sencillo de lazo abierto, esto significa que no existe retroalimentación alguna por parte de algún sensor y realizan tareas previamente programadas que se ejecutan secuencialmente.

• Segunda Generación (Robots de Aprendizaje): La segunda etapa se desarrolla hasta los años 80, este tipo de robots son un poco mas conscientes de su entorno que su previa generación, disponiendo de sistemas de control de lazo cerrado en donde por medio de sensores adquieren información de su entorno y obtienen la capacidad de actuar o adaptarse según los datos analizados. También pueden aprender y memorizar la secuencia de movimientos deseados mediante el seguimiento de los movimientos de un operador humano, es decir, el robot lo sigue y lo memoriza.

• Tercera Generación (Robots con Control Sensorizado): Durante esta etapa, que tiene lugar durante los años 90, los robots ahora cuentan con controladores (computadoras) que usando los datos o la información obtenida de sensores, obtienen la habilidad de ejecutar las ordenes de un programa escrito en alguno de los lenguajes de programación que surgen a raíz de la necesidad de introducir las instrucciones deseadas en dichas maquinas. Los robots usan control del tipo lazo cerrado, lo cual significa que ahora son bastante conscientes de su entorno y pueden adaptarse al mismo.

• Cuarta Generación (Robots Inteligentes): Esta generación se caracteriza por tener sensores mucho mas sofisticados que mandan información al controlador y la analizan mediante estrategias complejas de control. Debido a la nueva tecnología y estrategias utilizadas estos robots califican como "inteligentes", se adaptan y aprenden de su entorno utilizando "conocimiento difuso" , "redes neuronales", y otros métodos de análisis y obtención de datos para así mejorar el desempeño general del sistema en tiempo real, donde ahora el robot puede basar sus acciones en información mas solida y confiable, y no solo esto sino que también se pueden dar la tarea de supervisar el ambiente que les rodea, mediante la incorporación de conceptos "modélicos" que les permite actuar a situaciones determinadas.

• Quinta Generación: La siguiente generación será una nueva tecnología que incorporara 100% inteligencia artificial y utilizara métodos como modelos de conducta y una nueva arquitectura de subsunción, además de otras tecnologías actualmente en desarrollo como la nanotecnología. Esta etapa depende totalmente de la nueva generación de jóvenes interesados en robótica, una nueva era de robots nos espera.

2.2. Clasificación según área de trabajo

Según el área donde trabaje un robot, se pueden clasificar en:

2.3. Clasificación según su utilidad

Existen muchos tipos de robots que son útiles a todo tipo de industrias para mejorar los resultados y reducir la carga de los empleados para que estos puedan concentrarse en las tareas más valiosas y esenciales:

• Industria: La industria manufacturera lleva mucho tiempo a la vanguardia del uso de diversos tipos de robots para lograr resultados empresariales. Los AMR, los AGV, los robots articulados y los cobots han sido todos implementados en las plantas de producción y los almacenes para ayudar a agilizar los procesos, impulsar la eficiencia y promover la seguridad, a menudo en conjunto con los controladores lógicos programables. Son utilizados en una gran variedad de aplicaciones, como la soldadura, el montaje, el transporte de materiales y la seguridad en los almacenes.

• Agricultura y ganadería: Los AMR ayudan a que los agricultores puedan cosechar sus cultivos de forma más rápida y eficiente, y para ello utilizan impresionantes capacidades de inteligencia. Los robots agrícolas pueden evaluar la madurez, mover cualquier rama o retirar las hojas del camino, además de recolectar los cultivos de forma precisa y delicada para evitar cualquier daño al producto.

• Asistencia sanitaria: En el sector sanitario se utilizan varios tipos de robots para mejorar la experiencia de los pacientes. Los AMR se utilizan para repartir los medicinas y desinfectar superficies, o bien ofrecer funciones de telepresencia móviles. Los Cobots también se utilizan para ayudar a los profesionales médicos durante la rehabilitación o para ayudar a las enfermeras a prestar mejor servicio a sus pacientes.

• Logística: La robótica ayuda a las empresas de logística y transporte marítimo a entregar sus mercancías de forma más rápida y eficiente. Utilizan tanto AMR y AGV como robots de almacén para ayudarles a procesar artículos, acelerar las operaciones y mejorar la precisión. También utilizan AMR para que se encarguen del último kilómetro en el proceso de entrega y garanticen así la seguridad de los envíos.

• Comercio y hostelería: La robótica puede utilizarse para mejorar la experiencia de los clientes o huéspedes de muchas maneras distintas. Las empresas de venta minorista o de hostelería utilizan la robótica para automatizar los procesos de inventario, ofrecer servicios de atención y orientación, limpiar diversos entornos y ayudar a los clientes con su equipaje o bien a aparcar.

• Ciudades inteligentes: La robótica ayuda a crear ciudades más inteligentes y seguras. Los robots humanoides ofrecen servicios de orientación e información. Los AMR se utilizan para la entrega de productos y como patrullas de seguridad rutinarias. La robótica puede también ayudar a agilizar la construcción de edificios, realizar estudios sobre el terreno, y a recopilar información sobre el modelado de los edificios.

3.1. Influencia de las leyes de la robótica en la actualidad

El Parlamento de la Unión Europea se inspiró en las leyes de Asimov, para empezar a discutir una legislación que regule la IA.

El principal objetivo que se propone la UE es reducir el impacto que supondrá la cada vez mayor presencia de las máquinas en nuestras vidas, especialmente en lo que respecta al trabajo.

Es un hecho que, en los próximos años, la inteligencia artificial estará presente en prácticamente todos los ámbitos de la vida.

En este contexto, las 3 leyes de la robótica seguramente serán la base de cualquier legislación que se implemente al respecto, tal y como sucedió en Europa.

Algunas de las ideas están inspiradas en las tres leyes de la robótica de Isaac Asimov. Veamos cuáles son las discusiones que está dando el Parlamento Europeo:

• Los robots deberán tener un interruptor de emergencia: con el objetivo de controlar cualquier situación peligrosa, se busca que la actividad de las máquinas pueda ser moderada por los seres humanos.

• Los robots no podrán dañar a los seres humanos: esta posible ley tiene completa relación con lo establecido por Asimov hace 80 años. La robótica siempre debe estar pensada para proteger y ayudar a las personas.

• Los robots grandes deberán tener un seguro obligatorio: lógicamente, no todas las máquinas tendrán las mismas características. Es evidente que algunos robots serán más peligrosos y es por eso que deberán ser asegurados.

• Derechos y obligaciones para los robots: también inspirado en las leyes de Asimov, se está pensando en un marco regulatorio que establezca obligaciones para las máquinas.

• Los robots deberán pagar impuestos: uno de los principales temores de la irrupción de los robots en la vida pública es que reemplacen a los seres humanos en su trabajo. La Unión Europea buscaría que las máquinas o sus empleadores tributen a la seguridad social para subvencionar la ayuda que sería necesaria en caso de que millones de personas se queden sin empleo.

4.- TECNOLOGÍA DE CONTROL

4.1.- ELEMENTOS DE UN SISTEMA DE CONTROL

4.2. PROGRAMACIÓN DE MICROCONTROLADORES

SENSORES

Los sentidos de los seres humanos (tacto, vista, oído...) nos permiten percibir todo aquello que sucede a nuestro alrededor. De igual manera, los sistemas automáticos necesitan dispositivos que les proporcionen información para poder realizar su cometido.

Los sensores son dispositivos, electrónicos o mecánicos, que convierten un parámetro físico en una señal que se puede conectar directamente a un sistema de control.

Hay muchos tipos de sensores, tantos como parámetros físicos necesitemos medir. Por ejemplo, sensor de temperatura, de distancia, de presión, de inclinación, de luminosidad...

ACTUADORES

Los actuadores son los encargados de transformar las órdenes de los controladores en efectos físicos en el mundo real. La mayoría de los actuadores se pueden clasificar dentro de una de las siguientes categorías:

• Actuadores luminosos, como ledes, bombillas de incandescencias, pantallas LCD, tubos electroluminiscentes.

• Actuadores acústicos, como zumbadores y altavoces.

• Actuadores de movimiento, como motores, servos, actuadores neumáticos e hidráulicos.

DIVER DE POTENCIA

Los actucadores necesitan mucha energía para poder funcionar, pero en general los controladores solo entregan señales de control de baja potencia. De esta forma, para que un controlador pueda accionar correctamente un actuador, se encesita un dispositico electrónico denominado diver de potencia.

Un siver de potencia es un dispositivo electrónico que convierte las señales de los controladores en otras, de mayor potencia, que permiten el funcionamiento del actuador, por ejemplo, de un motor eléctrico

MICROCONTROLADOR

En el mundo de la automática, un controlador es un dispositivo electrónico programable que nos permite realizar múltiples tareas, con tan solo modificar su programa interno.

Antiguamente, hace unas décadas, los sistemas automáticos carecían de controladores programables. En aquellos tiempos había que diseñar un sistema electrónico o mecánico específico para cada aplicación a controlar.

Hoy en día los controladores programables permiten modificar y mejorar nuestro sistema automático de una forma rápida y eficaz, tan solo con cambiar el programa de su interior. 

PROGRAMA DE CONTROL

Un programa es la secuencia de órdenes que ejecuta un controlador para realizar una determinada tarea. Los programas se escriben mediante un lenguaje de programación y hay una gran cantidad de ellos, cada uno con sus ventajas e inconvenientes. Elegir un lenguaje de programación u otro depende del tipo de controlador que vayamos a usar, de nuestros conocimientos de programación y del tipo de tarea que tenga que realizar dicho controlador.