El Robot es una máquina controlada por ordenador y
programada para moverse, manipular objetos y realizar trabajos
a la vez que interacciona con su entorno. Los robots son
capaces de realizar tareas repetitivas de forma más rápida,
barata y precisa que los seres humanos. El término procede de
la palabra checa robota, que significa 'trabajo obligatorio';
fue empleado por primera vez en la obra teatral de 1921 R.U.R.
(Robots Universales de Rossum) por el novelista y dramaturgo
checo Karel Čapek. Desde entonces se ha empleado la palabra
robot para referirse a una máquina que realiza trabajos para
ayudar a las personas o efectúa tareas difíciles o
desagradables para los humanos.
Robots
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2 HISTORIA DE LOS ROBOTS
El concepto de máquinas automatizadas se remonta a la
antigüedad, con mitos de seres mecánicos vivientes. Los
autómatas, o máquinas semejantes a personas, ya aparecían en
los relojes de las iglesias medievales, y los relojeros del
siglo XVIII eran famosos por sus ingeniosas criaturas
mecánicas.
Algunos de los primeros robots empleaban mecanismos de
realimentación para corregir errores, mecanismos que siguen
empleándose actualmente. Un ejemplo de control por
realimentación es un bebedero que emplea un flotador para
determinar el nivel del agua. Cuando el agua cae por debajo de
un nivel determinado, el flotador baja, abre una válvula y
deja entrar más agua en el bebedero. Al subir el agua, el
flotador también sube, y al llegar a cierta altura se cierra
la válvula y se corta el paso del agua.
El primer auténtico controlador realimentado fue el regulador
de Watt, inventado en 1788 por el ingeniero británico James
Watt. Este dispositivo constaba de dos bolas metálicas unidas
al eje motor de una máquina de vapor y conectadas con una
válvula que regulaba el flujo de vapor. A medida que aumentaba
la velocidad de la máquina de vapor, las bolas se alejaban del
eje debido a la fuerza centrífuga, con lo que cerraban la
válvula. Esto hacía que disminuyera el flujo de vapor a la
máquina y por tanto la velocidad.
El control por realimentación, el desarrollo de herramientas
especializadas y la división del trabajo en tareas más
pequeñas que pudieran realizar obreros o máquinas fueron
ingredientes esenciales en la automatización de las fábricas
en el siglo XVIII. A medida que mejoraba la tecnología se
desarrollaron máquinas especializadas para tareas como poner
tapones a las botellas o verter caucho líquido en moldes para
neumáticos. Sin embargo, ninguna de estas máquinas tenía la
versatilidad del brazo humano, y no podían alcanzar objetos
alejados y colocarlos en la posición deseada.
El desarrollo del brazo artificial multiarticulado, o
manipulador, llevó al moderno robot. El inventor
estadounidense George Devol desarrolló en 1954 un brazo
primitivo que se podía programar para realizar tareas
específicas. En 1975, el ingeniero mecánico estadounidense
Victor Scheinman, cuando estudiaba la carrera en la
Universidad de Stanford, en California, desarrolló un
manipulador polivalente realmente flexible conocido como Brazo
Manipulador Universal Programable (PUMA, siglas en inglés). El
PUMA era capaz de mover un objeto y colocarlo en cualquier
orientación en un lugar deseado que estuviera a su alcance. El
concepto básico multiarticulado del PUMA es la base de la
mayoría de los robots actuales.
3 CÓMO FUNCIONAN LOS ROBOTS
El diseño de un manipulador robótico se inspira en el brazo
humano, aunque con algunas diferencias. Por ejemplo, un brazo
robótico puede extenderse telescópicamente, es decir,
deslizando unas secciones cilíndricas dentro de otras para
alargar el brazo. También pueden construirse brazos robóticos
de forma que puedan doblarse como la trompa de un elefante.
Las pinzas están diseñadas para imitar la función y estructura
de la mano humana. Muchos robots están equipados con pinzas
especializadas para agarrar dispositivos concretos, como una
gradilla de tubos de ensayo o un soldador de arco.
Las articulaciones de un brazo robótico suelen moverse
mediante motores eléctricos. En la mayoría de los robots, la
pinza se mueve de una posición a otra cambiando su
orientación. Una computadora calcula los ángulos de
articulación necesarios para llevar la pinza a la posición
deseada, un proceso conocido como cinemática inversa.
Algunos brazos multiarticulados están equipados con
servocontroladores, o controladores por realimentación, que
reciben datos de un ordenador. Cada articulación del brazo
tiene un dispositivo que mide su ángulo y envía ese dato al
controlador. Si el ángulo real del brazo no es igual al ángulo
calculado para la posición deseada, el servocontrolador mueve
la articulación hasta que el ángulo del brazo coincida con el
ángulo calculado. Los controladores y los ordenadores
asociados también deben procesar los datos recogidos por
cámaras que localizan los objetos que se van a agarrar o las
informaciones de sensores situados en las pinzas que regulan
la fuerza de agarre.
Cualquier robot diseñado para moverse en un entorno no
estructurado o desconocido necesita múltiples sensores y
controles (por ejemplo, sensores ultrasónicos o infrarrojos)
para evitar los obstáculos. Los robots como los vehículos
planetarios de la NASA necesitan una gran cantidad de sensores
y unas computadoras de a bordo muy potentes para procesar la
compleja información que les permite moverse. Eso es
particularmente cierto para robots diseñados para trabajar en
estrecha proximidad de seres humanos, como robots que ayuden a
personas discapacitadas o sirvan comidas en un hospital. La
seguridad debe ser esencial en el diseño de robots para el
servicio humano.
4 USOS DE LOS ROBOTS
En 1995 funcionaban unos 700.000 robots en el mundo
industrializado. Más de 500.000 se empleaban en Japón, unos
120.000 en Europa Occidental y unos 60.000 en Estados Unidos.
Muchas aplicaciones de los robots corresponden a tareas
peligrosas o desagradables para los humanos. En los
laboratorios médicos, los robots manejan materiales que
conlleven posibles riesgos, como muestras de sangre u orina.
En otros casos, los robots se emplean en tareas repetitivas y
monótonas en las que el rendimiento de una persona podría
disminuir con el tiempo. Los robots pueden realizar estas
operaciones repetitivas de alta precisión durante 24 horas al
día sin cansarse. Uno de los principales usuarios de robots es
la industria del automóvil. La empresa General Motors utiliza
aproximadamente 16.000 robots para trabajos como soldadura por
puntos, pintura, carga de máquinas, transferencia de piezas y
montaje. El montaje es una de las aplicaciones industriales de
la robótica que más está creciendo. Exige una mayor precisión
que la soldadura o la pintura y emplea sistemas de sensores de
bajo coste y computadoras potentes y baratas. Los robots se
usan por ejemplo en el montaje de aparatos electrónicos, para
montar microchips en placas de circuito.
Las actividades que entrañan gran peligro para las personas,
como la localización de barcos hundidos, la búsqueda de
depósitos minerales submarinos o la exploración de volcanes
activos, son especialmente apropiadas para emplear robots. Los
robots también pueden explorar planetas distantes. La sonda
espacial no tripulada Galileo, de la NASA, viajó a Júpiter en
1996 y realizó tareas como la detección del contenido químico
de la atmósfera joviana.
Ya se emplean robots para ayudar a los cirujanos a instalar
caderas artificiales, y ciertos robots especializados de
altísima precisión pueden ayudar en operaciones quirúrgicas
delicadas en los ojos. La investigación en telecirugía emplea
robots controlados de forma remota por cirujanos expertos;
estos robots podrían algún día efectuar operaciones en campos
de batalla distantes.
5 IMPACTO DE LOS ROBOTS
Los manipuladores robóticos crean productos manufacturados de
mayor calidad y menor coste. Sin embargo, también pueden
provocar la pérdida de empleos no cualificados, especialmente
en cadenas de montaje industriales. Aunque crean trabajos en
los sectores de soporte lógico y desarrollo de sensores, en la
instalación y mantenimiento de robots y en la conversión de
fábricas antiguas y el diseño de fábricas nuevas, estos nuevos
empleos exigen mayores niveles de capacidad y formación. Las
sociedades orientadas hacia la tecnología deben enfrentarse a
la tarea de volver a formar a los trabajadores que pierden su
empleo debido a la automatización y enseñarles nuevas
capacidades para que puedan tener un puesto de trabajo en las
industrias del siglo XXI.
6 TECNOLOGÍAS DEL FUTURO
Las máquinas automatizadas ayudarán cada vez más a los humanos
en la fabricación de nuevos productos, el mantenimiento de las
infraestructuras y el cuidado de hogares y empresas. Los
robots podrán fabricar nuevas autopistas, construir
estructuras de acero para edificios, limpiar conducciones
subterráneas o cortar el césped. Ya existen prototipos que
realizan todas esas tareas.
Una tendencia importante es el desarrollo de sistemas
microelectromecánicos, cuyo tamaño va desde centímetros hasta
milímetros. Estos robots minúsculos podrían emplearse para
avanzar por vasos sanguíneos con el fin de suministrar
medicamentos o eliminar bloqueos arteriales. También podrían
trabajar en el interior de grandes máquinas para diagnosticar
con antelación posibles problemas mecánicos.
Puede que los cambios más espectaculares en los robots del
futuro provengan de su capacidad de razonamiento cada vez
mayor. El campo de la inteligencia artificial está pasando
rápidamente de los laboratorios universitarios a la aplicación
práctica en la industria, y se están desarrollando máquinas
capaces de realizar tareas cognitivas como la planificación
estratégica o el aprendizaje por experiencia. El diagnóstico
de fallos en aviones o satélites, el mando en un campo de
batalla o el control de grandes fábricas correrán cada vez más
a cargo de ordenadores inteligentes.
