lunes, 3 de diciembre de 2007

INTRODUCCION A LA ROBOTICA

LA ROBOTICA








La Robótica
La robótica es una rama del árbol tecnologia, que estudia el diseño y construcción de máquinas capaces de desempeñar tareas repetitivas o peligrosas para el ser humano. Las ciencias y tecnologías de las que deriva podrían ser: el algebra, los automatas programables, las maquinas de estado, la mecanica, la electronica y la informatica.

Historia
La historia de la robótica ha estado unida a la construcción de "artefactos", que trataban de materializar el deseo humano de crear seres a su semejanza y que lo descargasen del trabajo. El ingeniero español Leonardo Torres Quevedo (GAP) (que construyó el primer mando a distancia para su torpedo automóvil mediante telegrafia sin hilodrecista automático, el primer transbordador aereo y otros muchos ingenios) acuñó el término " automática " en relación con la teoría de la automatización de tareas tradicionalmente asociadas a los humanos. Karel Capek, un escritor checo, agrego en 1921 el término "Robot" en su obra dramática "Rossum's Universal Robots / R.U.R.", a partir de la palabra checaRobbota , que significa servidumbre o trabajo forzado. El término robótica es agregado por Isaac Asimov, definiendo a la ciencia que estudia a los robots. Asimov creó también las Tres leyes de la robotica. En la ciencia ficcion el hombre ha imaginado a los robots visitando nuevos mundos, haciéndose con el poder, o simplemente aliviando de las labores caseras. Roman Gubern analiza en su libro El sinmio automatizado los motivos del ser humano para crear seres artificiales a su imagen y semejanza . Algunos robots están diseñados hoy en día para parecerse a los humanos. La robótica ha alcanzado un nivel de madurez bastante elevado en los últimos tiempos, y cuenta con un correcto aparato teórico. Sin embargo, al intentar reproducir algunas tareas que para los humanos son muy sencillas, como andar, correr o coger un objeto sin romperlo, no se ha obtenido resultados satisfactorios, especialmente en el campo de la robotica autónoma . A pesar de ello se espera que el continuo aumento de la potencia de los ordenadores y las investigaciones en inteligencia artificial, vision artificial , la robótica autónoma y otras ciencias paralelas permitan acercarse un poco más cada vez a los milagros soñados por los primeros ingenieros y también a los peligros que adelanta la ciencia ficción.

Clasificación de los robots.
La potencia del software en el controlador determina la utilidad y flexibilidad del robot dentro de las limitantes del diseño mecánico y la capacidad de los sensores. Los robots han sido clasificados de acuerdo a su generación, a su nivel de inteligencia, a su nivel de control, y a su nivel de lenguaje de programación. Éstas clasificaciones reflejan la potencia del software en el controlador, en particular, la sofisticada interacción de los sensores. La generación de un robot se determina por el orden histórico de desarrollos en la robótica. Cinco generaciones son normalmente asignadas a los robots industriales. La tercera generación es utilizada en la industria, la cuarta se desarrolla en los laboratorios de investigación, y la quinta generación es un gran sueño.

Robots de primera generación:
Dispositivos que actúan como "esclavo" mecánico de un hombre, quien provee mediante su intervención directa el control de los órganos de movimiento. Esta transmisión tiene lugar mediante servomecanismos actuados por las extremidades superiores del hombre, caso típico manipulación de materiales radiactivos, obtención de muestras submarinas, etc. Robots Play-back, los cuales regeneran una secuencia de instrucciones grabadas, como un robot utilizado en recubrimiento por spray o soldadura por arco. Estos robots comúnmente tienen un control de lazo abierto.

Robots de segunda generación:
El dispositivo actúa automáticamente sin intervención humana frente a posiciones fijas en las que el trabajo ha sido preparado y ubicado de modo adecuado ejecutando movimientos repetitivos en el tiempo, que obedecen a lógicas combinatorias, secuenciales, programadores paso a paso, neumáticos o Controladores Lógicos Programables. Un aspecto muy importante está constituido por la facilidad de rápida reprogramación que convierte a estos Robots en unidades "versátiles" cuyo campo de aplicación no sólo se encuentra en la manipulación de materiales sino en todo los procesos de manufactura, como por ejemplo: en el estampado en frío y en caliente asistiendo a las máquinas-herramientas para la carga y descarga de piezas. En la inyección de termoplásticos y metales no ferrosos, en los procesos de soldadura a punto y continúa en tareas de pintado y reemplazando con ventaja algunas operaciones de máquinas convencionales. Robots controlados por sensores, estos tienen un control en lazo cerrado de movimientos manipulados, y hacen decisiones basados en datos obtenidos por sensores.

Robots de tercera generación:
Son dispositivos que habiendo sido construidos para alcanzar determinados objetivos serán capaces de elegir la mejor forma de hacerlo teniendo en cuenta el ambiente que los circunda. Para obtener estos resultados es necesario que el robot posea algunas condiciones que posibiliten su interacción con el ambiente y los objetos. Las mínimas aptitudes requeridas son: capacidad de reconocer un elemento determinado en el espacio y la capacidad de adoptar propias trayectorias para conseguir el objetivo deseado. Los métodos de identificación empleados hacen referencia a la imagen óptica por ser esta el lenguaje humano en la observación de los objetos, sin embargo no puede asegurarse que la que es natural para el hombre, constituye la mejor solución para el robot. Robots controlados por visión, donde los robots pueden manipular un objeto al utilizar información desde un sistema de visión.

Robots de cuarta generación:
Robots controlados adaptablemente, donde los robots pueden automáticamente reprogramar sus acciones sobre la base de los datos obtenidos por los sensores.

Robots de quinta generación:
Robots con inteligencia artificial, donde las robots utilizan las técnicas de inteligencia artificial para hacer sus propias decisiones y resolver problemas.

La Asociación de Robots Japonesa (JIRA) ha clasificado a los robots dentro de seis clases sobre la base de su nivel de inteligencia:
1.- Dispositivos de manejo manual , controlados por una persona.
2.- Robots de secuencia arreglada.
3.- Robots de secuencia variable, donde un operador puede modificar la secuencia fácilmente.
4.- Robots regeneradores, donde el operador humano conduce el robot a través de la tarea.
5.- Robots de control numérico, donde el operador alimenta la programación del movimiento, hasta que se enseñe manualmente la tarea.
6.- Robots inteligentes, los cuales pueden entender e interactuar con cambios en el medio ambiente.

Los programas en el controlador del robot pueden ser agrupados de acuerdo al nivel de control que realizan.
1.- Nivel de inteligencia artificial, donde el programa aceptará un comando como "levantar el producto" y descomponerlo dentro de una secuencia de comandos de bajo nivel basados en un modelo estratégico de las tareas.
2.- Nivel de modo de control, donde los movimientos del sistema son modelados, para lo que se incluye la interacción dinamica entre los diferentes mecanismos, trayectorias planeadas, y los puntos de asignación seleccionados.
3.- Niveles de servosistemas, donde los actuadores controlan los parámetros de los mecanismos con el uso de una retroalimentacion interna de los datos obtenidos por los censores, y la ruta es modificada sobre la base de los datos que se obtienen de censores externos. Todas las detecciones de fallas y mecanismos de corrección son implementadas en este nivel. En la clasificación final se considerara el nivel del lenguaje de programación. La clave para una aplicación efectiva de los robots para una amplia variedad de tareas, es el desarrollo de lenguajes de alto nivel. Existen muchos sistemas de programación de robots, aunque la mayoría del software más avanzado se encuentra en los laboratorios de investigación.

EL NIVEL DEL LENGUAJE DE PROGRAMACIÓN.
Los sistemas de programación de robots caen dentro de tres clases: 1.- Sistemas guiados, en el cual el usuario conduce el robot a través de los movimientos a ser realizados.
2.- Sistemas de programación de nivel-robot, en los cuales el usuario escribe un programa de computadora al especificar el movimiento y el censado.
3.- Sistemas de programación de nivel-tarea , en el cual el usuario especifica la operación por sus acciones sobre los objetos que el robot manipula.

LO MAS NUEVO EN ROBOTICA




La mayor feria de robots del mundo abre sus puertas en Tokio.

La feria de robótica más importante del mundo abrió hoy en Tokio con la participación de un elenco de humanoides preparados para echar una mano en el hogar, trabajar como guías en un museo o ser conejillos de indias para dentistas inexpertos. La Feria Internacional del Robot 2007 (iREX, en inglés) se celebrará hasta el próximo sábado bajo el lema "la tecnología robótica pionera del futuro, desde la industria a la vida diaria" con la presencia de 1199 empresas y 66 organizaciones de todo el mundo.
El evento, que tiene lugar cada dos años desde 1973, acoge tanto robótica con fines industriales como máquinas para uso personal o doméstico. Si bien la precisión, la rapidez y la coordinación de los brazos articulados se disputaron la atención del público interesado en la producción en masa, con demostraciones que fueron desde el ensamblaje de vehículos a tareas de repostería, los robots del sector servicios acapararon a mayor número de curiosos.

La estrella del primer día de feria fue un humanoide con aspecto de mujer cuya principal habilidad era imitar el comportamiento de un paciente en la camilla del dentista. Este prototipo llamado "Simroid", valorado casi en un millón de dólares (676.000 euros), podría confundirse con un ser humano porque gesticula, se mueve y reacciona a las atenciones del odontólogo. "El robot se utiliza como un simulador para prácticas de doctores y estudiantes residentes, con el propósito final de disminuir el dolor del paciente y proporcionar una terapia más agradable", aseguró a Efe Zenro Sasaki, miembro del proyecto coordinado por la Universidad Dental de Tokio. La compañía está estudiando un plan para fabricar "Simroid" a gran escala y comercializarlo en hospitales y universidades.
Una versión diferente de humanoide para entrenamientos es el bebé "My Baby", un muñeco inteligente que bien podría confundirse con un juguete, pero que está destinado a educar a futuros padres sobre cómo tratar a los recién nacidos.

Otra de las apuestas de las compañías asistentes a la feria, que se calcula congregará a más de 130.000 visitantes, son los robots guía, que van desde el asistente del hogar hasta el modelo recepcionista, en sus variantes con o sin pantalla, o que incluso responden de viva a voz a las preguntas. Es el caso del revolucionario "iRobi" de la empresa surcoreana Yujin Robot, creado para resolver sencillas dudas de su propietario como una receta de cocina o tareas de organización como la agenda de actividades del día. "Te puede despertar por la mañana y te informa de tus planes para la jornada. Entre otras funciones de "iRobi" está la de aspirador y la de entretenimiento, con Karaoke incorporado.
La feria, con el mayor número de participantes de todas las ediciones, también ha tenido su espacio para los récords. Por ejemplo, "i-Sobot" el humanoide más pequeño del mundo según el libro Guinness, de tan sólo 165 milímetros de altura, capaz de bailar y simular que toca la guitarra, destinado al sector juguetero.Por su parte, las empresas japonesas Seisan Gijutsu y Kawasaki crearon un prototipo capaz de desenmarañar el famoso cubo de Rubik con sus "RC-2" y "Cube-chan". "RC-2" retaba a los asistentes a mezclar los colores del cubo todo lo posible para posteriormente resolver el enredo sin fallos en menos de 80 segundos.

Crean mano robótica.

Fincar la base para el desarrollo de proyectos que se apliquen en la tecnología, salud y educación, es la finalidad del proyecto de tesis “Sistema de Detección de Movimientos Anatómicos de la Mano ”, ideado por Luis Gerardo Zamora García y Mario Antonio Hernández Torres estudiantes próximos a egresar del programa de Sistemas Digitales y Comunicaciones del Instituto de Ingeniería y Tecnología (IIT).
El proyecto -un guante de plástico con sensores que utilizan fibra óptica- tiene la función de diseñar e investigar el sistema de movimientos de la mano a través de sensores y dispositivos que convierten la energía en señal digital.
La investigación tecnológica se dividió en cinco etapas: Sensores de Movimiento, Clarificación del Tiempo de las Señales, Conversión Analógica a Digital, Control, y Remisión de Señales hacia la Computadora.

FUNCIONAMIENTO.

Luis Gerardo Zamora estudiante del noveno semestre de Ingeniería, mencionó que las cinco etapas del proyecto demuestra el sistema de movimiento de la mano a través de sensores y dispositivos. Explicó que cada sensor se encuentra distribuido en las tres articulaciones de cada dedo, excepto el pulgar con dos, los cuales convierten los movimientos en señales análogas al pasar por un dispositivo. Convertida la energía, ingresa a otro dispositivo que las procesa digitalmente y las envía a través de una conexión llamada puerto serie o interfax hacia la computadora.

BENEFICIOS.

Mario Hernández el otro estudiante participante, mencionó que la mano robótica tiene múltiples aplicaciones que van desde el servir como base para el desarrollo de proyectos tecnológicos, educativo y de salud como las intervenciones quirúrgicas a distancia, enseñanza de personas con discapacidad por medio del lenguaje dactirológico digital, e incluso puede ingresar en áreas donde el hombre no puede hacerlo como son las áreas de riesgo.

PROCESO DEL PROYECTO.

Indicó que en los cuatro meses de trabajo, realizaron lo mismo la investigación de los materiales a utilizar para la construcción del sensor, hasta la manera de cómo adaptarlos al guante. “Utilizamos como medio de transmisión de la fibra óptica, un dispositivo emisor de luz y un fototransistor para capturarla debido a que se requería que tuviera variación con la idea de que al doblar el dedo, la fibra con cortes simulara su movimiento”, externó. Debido a que durante la construcción del proyecto, los estudiantes no encontraron conectores adecuados, no quedó otra más que crearlos por medio de moldes de metal para que coincidiera con el orificio exacto del diámetro de la fibra óptica. En un extremo instalaron el dispositivo emisor, y en el otro introdujeron la fibra de manera hermética para que no escapara la luz y captara el movimiento de la mano. Culminada la primera parte de la investigación de tesis, los universitarios procedieron a clarificar el tiempo de las señales (movimiento de las articulaciones), convirtieron las señales analógicas a digitales por medio de dispositivo electrónico, continuaron con la etapa de control por medio de un microcontrolador, y finalmente se procedió con la etapa de transmisión de datos.

Robot controlado bajo la plataforma robótica de Microsoft.

La empresa nipona ZMP presentó el e-nuvo, su más reciente robot. La gracia de este robot, es que es el primero en usar el Robotics Studio de Microsoft. El Robotics Studio es un entorno de programación Windows para desarrollar aplicaciones robóticas en distintos tipos de hardware, como el desarrollado por ZMP. En la versión 1.5 del Robotics Studio se incluyen paquetes de sumo y fútbol para robots. Disponible durante enero en Japón.

ENSEÑAN ROBOTICA A NIÑOS EN MEXICO



Enseñan robótica a niños en México.

Ricardo Correa, Roberto Saintmartin y Samuel Beutelspacher son tres ingenieros en mecatrónica egresados del Tecnológico de Monterrey que a partir de un modelo de taller de robótica para adultos decidieron dar clases a niños pequeños.
A partir de ese momento se reunieron dos equipos: uno de ingenieros y otro de pedagogos. "Esto es lo que nos ha permitido llegar a los niños, porque ser ingeniero no es suficiente para poder transmitir todo el conocimiento, sino que era necesario crear modelos educativos".
A pesar de que abrieron sus puertas el verano pasado ya trabajan con una población de 40 alumnos, pero en las escuelas donde imparten cursos tienen arriba de 500 alumnos.

¿Qué enseñan?

El modelo educativo en el Robotix Center está diseñado para que sea un aprendizaje muy estructurado y secuencial, pero también tiene que ser muy divertido para mantener a los niños motivados.
"Lo primero que aprenden en estos cursos es programar, el lenguaje de los robots y a comunicarse con ellos, les enseñan la estructura de pensamiento de los robots".
Conforme van avanzando, los niños aprenden a construir robots -prototipos muy sencillos-, un poco de electrónica y diferentes lenguajes de programación.
"Les enseñamos conceptos básicos de física y matemáticas, pero son comunicados con un sistema diseñado para que sea divertido".
Conforme los niños avanzan de nivel utilizan robots diferentes y la idea es que ellos crezcan con el programa y que los niños que realmente tengan esa pasión cuenten con todas las herramientas para aprender robótica de la mejor forma.
Las clases tienen una duración de 90 minutos a la semana, cada nivel dura seis meses y así van subiendo de nivel.

Costo

El curso tiene un precio de 3 mil 920 pesos por cinco meses (un semestre). Se puede realizar un pago único, con un descuento, o de lo contrario se cobra una inscripción con cuatro pagos individuales.
Las clases se trabajan en conjunto, siempre hay un ingeniero y un pedagogo, pues mientas el ingeniero respalda conceptos técnicos y físicos, el pedagogo respalda el modelo educativo de aprendizaje.
Aunque el Robotix Center abrió apenas el verano pasado, el objetivo en el corto y mediano plazo es poder llevar esta actividad a más niños, buscan ubicar la escuela en diferentes puntos de la ciudad y si es posible en el resto de la República.
Aquí se evalúa el desempeño de cada niño con expedientes individualizados. "Tenemos a un equipo que los educa, personal dedicado a personal didáctico y la idea es que esto trascienda y llegar a la forma en la que piensan los niños y ayudarlos a resolver problemas

ROBOTICA MARINA







Cinco alumnos malagueños, bucean en el mercado de la robotica marina.

Tres ingenieros en Informática, uno en Telecomunicaciones y un licenciado en Derecho son los artífices del proyecto. Con 25 años y mucha iniciativa, este grupo de amigos se propuso crear una empresa innovadora que le permitió ganar un premio en los últimos Spin Off. Empezaron los contactos y las investigaciones para buscar un mercado virgen y finalmente llegó la idea perfecta. El Instituto Español de Oceanografía, IEO, tenía un déficit de maquinaria importante y ambos eran sabedores de ello.
La robótica submarina se convirtió entonces en su materia de trabajo. Para realizar los estudios que este organismo realiza se necesita una maquinaria que no se fabrica en España.
La exploración marina necesita de una maquinaria compleja que hasta el momento el IEO alquilaba a Francia o compraba en EE.UU. Se trata de aparatos que bajan a una profundidad de entre 1.000 y 6.000 metros , para recoger muestras que servirán para estudios tanto geológicos como biológicos. La institución española se ha convertido en el primer cliente de esta empresa con sede en el Centro Andaluz de Emprendedores, CADE, y le ha abierto mercado en otros países. Su homólogo en Portugal ha presentado una proyecto para diseñar una máquina que baje a una profundidad de 3.000 metros para recoger muestras de corales de agua fría.
Además de la elaboración de proyectos de robótica submarina, la empresa tiene dos vías de desarrollo abiertas. Por un lado tienen un proyecto de asesoría técnica, para empresas tanto del sector público como privado, para la obtención de equipamiento. «Hasta ahora esta labor la venían desarrollando biólogos y geólogos pero es más oportuno que la realicen personas que conozcan el funcionamiento de los aparatos»
Pretenden formar a personas para trabajar en campañas oceanográficas. Se trata de subirse durante un mes en un barco con destino al océano, cerca de las Islas Maldivas o entre Islandia e Irlanda, y dedicarse a la reparación y operación de equipos. En función de la complejidad de su trabajo, la labor de formación dependerá directamente de la empresa malagueña, o serán otras empresas las encargadas de impartir la instrucción apropiada, argumentó el director ejecutivo.