Aplicaciones Robots Moviles y otros pasatiempos.pdf

Aplicaciones de robots móviles
Trabajo realizado para la asignatura de Diseño de Microrrobots Móviles de
la Universidad de Alcalá
por
Álvaro Arranz Arnanz (alvarwallace@hotmail.com)
Jorge Baliñas Santos (baly.jbs@gmail.com)
Sebastián Bronte Palacios (sebastian.bronte@gmail.com)
Josué García Sánchez (josualcala@hotmail.com)
Daniel González Rodriguez (pherian@gmail.com)
Javier Gutiérrez González (javier.gutierrez.gonz@gmail.com)
Ángel Llamazares Llamazares (llamazaritos@hotmail.com)
Fernando Rojas Sánchez (fernando.rojas@alu.uah.es)
Víctor Sanz Blanco (victor.sanz@alu.uah.es)
Noviembre 2006

Copyright (c) 2006-2007 Álvaro Arranz Arnanz & Jorge Baliñas Santos & Sebastián
Martín Bronte Palacios & Josué García Sánchez & Daniel González Rodriguez & Javier
Gutiérrez González & Ángel Llamazares Llamazares & Fernando Rojas Sánchez & Víctor
Sanz Blanco. Permission is granted to copy, distribute and/or modify this document under
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Índice general
1. Introducción a la Robótica Móvil 8
1.1. Ventajas de la robotización . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
1.2. Historia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
1.3. Divisiones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2. Sectores de la Robótica Móvil 13
2.1. Aplicaciones Industriales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2.1.1. Introducción a las Aplicaciones Industriales . . . . . . . . . . . . . 13
2.1.2. Limpieza Industrial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
2.1.2.1. Inspección y Limpieza de conductos . . . . . . . . . . . . 14
2.1.2.2. Inspección y Limpieza de barcos . . . . . . . . . . . . . . 15
2.1.2.3. Limpieza de fachadas (cristales) . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.1.2.4. Limpieza de aviones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.1.3. Transporte de mercancías . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
2.1.3.1. Vehículos de Guiado Automático (AGV) . . . . . . . . . . 18
2.1.3.1.1. Vehículos Laserguiados (LGV) . . . . . . . . . . . 20
2.1.3.1.2. Vehículos Filoguiados (RGV) . . . . . . . . . . . 21
2.1.3.2. Automated Material Transport System (AMTS) . . . . . . 22
2.1.4. Agricultura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
2.1.4.1. Tractor Autónomo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
2.1.4.2. Cosechadora Autónoma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
2.1.5. Sector Automovilístico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
2.2. Aplicaciones innovadoras y de servicio . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2.2.1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2.2.1.1. Características generales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2.2.1.2. Clasicación general . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
2.2.2. Medicina . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
2.2.2.1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
2.2.2.2. Categorías de robots . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
2.2.2.3. Aplicaciones robóticas quirúrgicas . . . . . . . . . . . . . . 30
2.2.2.4. Futuro de la robótica en medicina . . . . . . . . . . . . . . 32
2.2.2.5. Ejemplos de robots aplicados en medicina . . . . . . . . . 33
2.2.3. Domestico y ocina . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
2.2.3.1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
2.2.3.2. Aspectos generales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
2.2.3.3. Retos tecnológicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
3

Aplicaciones de Robots Móviles
2.2.3.4. Comunicación con el entorno . . . . . . . . . . . . . . . . 38
2.2.3.5. Capacidades básicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
2.2.3.6. Futuro de los robots domésticos y de ocina . . . . . . . . 39
2.2.3.7. Ejemplos de robots domésticos y ocina . . . . . . . . . . 39
2.2.4. Ocio y entretenimiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
2.2.4.1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
2.2.4.2. Características principales . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
2.2.4.3. Ejemplos de robots de ocio y entretenimiento . . . . . . . 44
2.2.5. Servicios de comunidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
2.2.5.1. Limpieza . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
2.2.5.2. Inspección y mantenimiento . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
2.2.5.3. Robots manipuladores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
2.2.5.4. Robots sociales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
2.2.6. Industria de la construcción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
2.2.6.1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
2.2.6.2. Obra civil . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
2.2.6.3. Edicación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
2.3. Aplicaciones de vigilancia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
2.3.1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
2.3.1.1. Relaciones con otros apartados de este trabajo . . . . . . . 60
2.3.2. Características . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
2.3.2.1. Plataformas de implementación . . . . . . . . . . . . . . . 61
2.3.2.2. Sensores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
2.3.2.3. Software . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
2.3.2.4. Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
2.3.3. Ejemplos de robots vigilantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
2.3.3.1. MOSRO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
2.3.3.2. OFRO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
2.3.3.3. ASEDRO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
2.3.3.4. AUG-V8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
2.3.3.5. Vigilante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
2.3.3.6. Rotundus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
2.3.3.7. Robot sur coreano de defensa . . . . . . . . . . . . . . . . 96
2.3.3.8. SRV-1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
2.3.4. Proyectos en desarrollo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
2.3.4.1. MDARS (Mobile detection assessment and response system) 97
2.3.4.2. MDARS-E (MDARS-Exterior) . . . . . . . . . . . . . . . 99
2.3.4.3. MDARS-I (MDARS-Interior) . . . . . . . . . . . . . . . . 100
2.3.4.4. Robart III . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
2.3.4.5. AMGSSS (Air Mobile Ground Surveillance and Security
System) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
2.3.4.6. MSSMP (AMGSSS de área extensa) . . . . . . . . . . . . 103
2.3.4.7. MRHA (Multiple Resource Host Architecture) . . . . . . . 103
2.3.4.8. DSSN (Distributed Surveillance Sensor Network) . . . . . 104
2.3.4.9. USV (Unmanned Surface Vehicule) . . . . . . . . . . . . . 105
4 Introducción al diseño de microrrobots móviles

ÍNDICE GENERAL
2.4. Aplicaciones militares . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
2.4.1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
2.4.2. Historia del uso de robots en el ejercito . . . . . . . . . . . . . . . . 107
2.4.3. Relación con otras industrias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
2.4.4. Aplicaciones militares . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
2.4.4.1. Tipos de robots militares . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
2.4.4.1.1. Robots soldado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
2.4.4.1.2. Robots de reconocimiento aéreo . . . . . . . . . . 110
2.4.4.1.3. Robots explorador o reconocimiento terrestre . . 111
2.4.4.1.4. Robots de desminado o desactivación de explosivos112
2.4.4.1.5. Robots de ayuda al ingeniero . . . . . . . . . . . 114
2.4.4.1.6. Robots suicidas o minas móviles . . . . . . . . . . 114
2.4.4.2. Ejemplos de robots militares en uso . . . . . . . . . . . . . 115
2.4.4.2.1. TALON . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
2.4.4.2.2. PREDATOR MQ-1 . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
2.4.4.3. Futuros modelos de robots . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120
2.4.4.3.1. DASSAULT NEURON . . . . . . . . . . . . . . . 120
2.4.4.3.2. GLOBAL HAWK . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
2.4.5. Futuro y problemas de desarrollo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
2.5. Aplicaciones en investigación y desarrollo . . . . . . . . . . . . . . . 124
2.5.1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
2.5.2. Robots humanoides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
2.5.3. Robots con forma de animal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128
2.5.4. Formas variadas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
2.5.5. Proyectos futuros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133
3. Propuestas de diseño de un robot móvil 135
3.1. Robot de Vigilancia (Basándose en ideas militares y de vigilancia) . . . . . 135
3.1.1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135
3.1.2. Conceptos básicos de lo que buscamos . . . . . . . . . . . . . . . . 135
3.1.2.1. Funciones y comportamientos . . . . . . . . . . . . . . . . 135
3.1.3. Posibles características básicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137
3.1.3.1. Características comunes en las versiones A y B . . . . . . 137
3.1.3.2. Características exclusivas para la versión B . . . . . . . . 140
3.1.4. Ideas de este diseño útiles para diseños para robots caseros . . . . . 141
3.2. Frontline Explorer (Basándo en conceptos militares) . . . . . . . . . . . . . 141
3.2.1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141
3.2.2. Usos y funciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141
3.2.3. Características . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142
3.2.4. Observaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143
3.2.5. Ejemplo de la estructura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143
3.3. NONO, fumigación y control de un invernadero (Basándose en Robots In-
dustriales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144
3.3.1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144
3.3.2. Sensores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144
3.3.3. Movimiento del motor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146
Introducción al diseño de microrrobots móviles 5

3.3.4. Posicionamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146
3.3.5. Informática y Software . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148
3.3.6. Estructura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149
3.3.7. Otros detalles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150
4. Bibliografía 152
4.1. Aplicaciones Industriales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152
4.1.1. Limpieza Industrial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152
4.1.1.1. Inspector Bot 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152
4.1.1.2. GOYA: Prototipo del proyecto Eftcor . . . . . . . . . . . . 152
4.1.1.3. SAAMS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152
4.1.2. Transporte de mercancías . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152
4.1.2.1. Automated Material Transport System (AMTS) . . . . . . 152
4.1.2.2. Vehículos de Guiado Automático (AGV) . . . . . . . . . . 152
4.1.3. Agricultura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152
4.1.3.1. Tractor Autónomo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153
4.2. Aplicaciones Innovadoras y de Servicio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153
4.2.1. Medicina . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153
4.2.2. Domestico y Ocina . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153
4.2.3. Ocio y Entretenimiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153
4.2.4. Servicios de Comunidad y Construcción . . . . . . . . . . . . . . . . 154
4.3. Aplicaciones de Vigilancia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154
4.3.1. Evitación de obstáculos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154
4.3.2. Helicóptero vigilante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154
4.3.3. MDARS y variantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154
4.3.4. Robot de vigilancia surcoreano . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154
4.3.5. Rotundus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
4.3.6. Delegación española: Ofro, Asedro y demás robots . . . . . . . . . . 155
4.3.7. SRV-1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
4.3.8. Telerrobótica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
4.3.9. Visión articial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
4.3.10. Localización (general) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
4.3.11. Localización por Monte Carlo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
4.4. Aplicaciones Militares . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
4.4.1. Empresas de robótica militar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
4.4.2. Páginas de ociales de información militar . . . . . . . . . . . . . . 156
4.4.3. Información militar de todo tipo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156
4.4.4. Información general sobre tecnología militar de EEUU . . . . . . . 156
4.4.5. Información sobre el PREDATOR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156
4.4.6. Información sobre los SWORD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156
4.4.7. Artículos sobre teoría del futuro de los robots . . . . . . . . . . . . 156
4.5. Aplicaciones en Investigación y Desarrollo . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156
4.5.1. Robots humanoides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156
4.5.2. Robots con forma de animal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156
4.5.3. Formas variadas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157
4.5.4. Proyectos futuros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157

ÍNDICE GENERAL
5. CD ARM (Aplicaciones de Robots Móviles) 158

Capítulo 1
Introducción a la Robótica Móvil
1.1. Ventajas de la robotización
La Robótica y la Automatización siempre han ofrecido al sector industrial un excelen-
te compromiso entre productividad y exibilidad, una calidad uniforme de los productos,
una sistematización de los procesos y la posibilidad de supervisar y/o controlar las plantas
según diferentes parámetros y criterios. Se pueden destacar cuatro ventajas principales de
los sistemas robotizados: aumento de la productividad, alta exibilidad, excelente calidad
y mejora de la seguridad.
Como resultado, la robotización permite mejorar la calidad y las condiciones de tra-
bajo, sustituyendo tareas penosas por otras que se efectúan en condiciones mucho más
ventajosas. Pero, además, la irrupción de la automatización en los servicios y el ocio
permite mejorar la calidad de vida de los ciudadanos.
1.2. Historia
Tradicionalmente las aplicaciones de la Robótica y la Automatización estaban centra-
das en los sectores manufactureros más desarrollados para la producción masiva: industria
del automóvil, transformaciones metálicas, industria química, etc. aunque en la última dé-
cada el peso de la industria manufacturera ha ido bajando.
Los robots comienzan a fabricarse para tareas muy especícas después de la Segunda
Guerra Mundial. Como por ejemplo los que se necesitaban en las investigaciones espa-
ciales (como el Surveyor que aterriza en la Luna, en 1966, o el Viking, que aterriza en
Marte diez años después) para aquellas funciones en las que se exigían ciertas destrezas
para resolver situaciones no completamente denidas, o las que se requerían para traba-
jar en ambientes altamente nocivos para la vida humana como las centrales nucleares,
en condiciones térmicas no soportable o ciertos ambientes químicos o biológicos de alta
toxicidad.
8

CAPÍTULO 1. INTRODUCCIÓN A LA ROBÓTICA MÓVIL
Figura 1.1: Surveyor (izda) Viking (dcha)
En general, estaban asociados a proyectos de investigación de presupuestos muy eleva-
dos, en los que incluir partidas para la construcción de costosos robots resultaba factible.
De estas investigaciones también saldrían los diseños de robots aplicados a actuaciones
militares. También por estos años surgieron algunos robots orientados a atender ciertas
tareas en los procesos de fabricación. Aunque la primera patente de un robot industrial
está registrada en Inglaterra en el año 1954, suelen considerarse como primeros robots
industriales los Unimates instalados en las fábricas de la General Motors y construidos
por George Devol y Joe Engelberger (a quienes se conoce como padres de la robótica) a
nales de los años cincuenta y primeros de los sesenta.
Figura 1.2:
Tortuga de Grey Walter (izda). Shakey, primer robot capaz de pensar e interactuar
(ctro). Vehículo eléctrico caminante (dcha)
Tras un lento crecimiento inicial, el uso de los robots industriales experimentó durante
los años 70 y 80 un vertiginoso crecimiento desde la aparición de los primeros robots ser-
vocontrolados, instalándose con autoridad en muchas de las industrias manufactureras, en
particular la del automóvil. En el presente, hay unas 800.000 unidades operativas en todo
el mundo. Este número de robots cubre en gran medida todas aquellas instalaciones en las
que el uso del robot es económicamente rentable. Por este motivo parece probable que el
número de robots industriales instalados se quede nalmente estancado entorno a esa cifra.
No obstante, desde mediados de los años 80 han surgido otras aplicaciones para los
robots, no ligadas a la manufactura, y en la que se busca en el empleo del robot ventajas

distintas a la del aumento de la productividad. Estas aplicaciones se caracterizan en mu-
chos casos por desarrollarse fuera del ambiente estructurado propio de una fábrica, por lo
que los robots que las desarrollan deben reunir una serie de características particulares.
Dado que sus funciones suelen estar ligadas al desarrollo de servicios útiles para los hom-
bres o las máquinas, estos robots se han venido a denominar robots de servicio.
En resumen, podemos hacer una distinción de tres generaciones, dado que los cambios
en Robótica se suceden tan deprisa que ya se ha pasado de unos robots relativamente
primitivos a principios de los 70, a una segunda generación. La primera generación de
robots era reprogramable, de tipo brazo, dispositivos manipuladores que sólo podían me-
morizar movimientos repetitivos, asistidos por sensores internos que les ayudan a realizar
sus movimientos con precisión. La segunda generación de robots entra en escena a na-
les de los 70, tienen sensores externos (tacto y visión por lo general) que dan al robot
información realimentación) del mundo exterior. Estos robots pueden hacer elecciones li-
mitadas o tomar decisiones y reaccionar ante el entorno de trabajo, se les conoce como
robots adaptativos.
Figura 1.3: Telemanipuladores de Goertz. Argonne National Laboratory (1948)
1.3. Divisiones
Según el desarrollo histórico comentado, los ayudantes mecánicos del hombre se pue-
den dividir en dos grandes grupos de aplicaciones: aplicaciones tradicionales, centradas
básicamente en la industria manufacturera, utilizados en la fabricación y cuya función
está regida por un programa preestablecido; y aplicaciones innovadoras, cuya mayoría
está centrada en el sector servicios, entendiendo éste de forma amplia y agrupando secto-
res no tradicionales, capacitados para `razonar' ante un conjunto de situaciones o contexto.
El sector industrial, es el área que como consecuencia de su crecimiento impulso el
desarrollo de la robótica. Como se ha comentado anteriormente son innumerables las ven-
tajas que aporta la robótica a la industria en especial con respecto a la productividad.
La robótica empleada en el sector industrial en su mayor parte es asistida por ordenador,
para así poder reprogramarse cuando se desee cambiar la función de dicho robot, como por
ejemplo, si deseamos fabricar un modelo de un coche y tiempo después otro totalmente
distinto. Estas ventajas son las que han impulsado la robótica, puesto que con una misma
maquina podemos fabricar distintas cosas simplemente cambiando un programa.

CAPÍTULO 1. INTRODUCCIÓN A LA ROBÓTICA MÓVIL
Figura 1.4: Ejemplo de robots industriales
El sector servicios, es una de las áreas de aplicación más novedosa. Los robots in-
cluidos en él son aquellos que realizan servicios en benecio de los humanos o para el
mantenimiento de infraestructuras y equipos, excluidas las operaciones de fabricación. De
una manera más concreta, se puede indicar que los robots de servicio operan en sectores
y realizan actividades como: espacio, construcción, médico, submarino, nuclear, limpieza,
agricultura, doméstico y de ocina, militar y seguridad, ocio y entretenimiento. Se estima
que en los próximos diez años el sector pueda requerir necesidades en robótica con un
volumen de negocio comparable con el del sector industrial.
Figura 1.5: Robots de servicios:
Robot perro Aibo de Sony (izda). `Robot III' robot insecto hexapodo (ctro). `P3'
humanoide de Honda. (dcha)
El sector militar es como no, uno de los impulsores de la robótica. Aunque su primer
impulsor fue el área industrial actualmente uno de sus impulsores es el área militar. Esto es
debido a que cualquier ejército busca tener el armamento tecnológicamente más avanzado
y la robótica proporciona un aliado importante puesto que puede añadir funciones de
vigilancia o combate sin representar un coste de vidas humano. Actualmente podemos
encontrar robots que pueden ayudar en combate puesto que pueden vigilar o desactivar
minas aunque la tendencia mas creciente es a crear un robot que sustituya a la infantería,
es decir, que se capaz de combatir detectando a los enemigos y no requiera la intervención
de un ser humano.

Figura 1.6: Robots Militares:
`MERV' Desactivador de bombas remoto (izda). `Cypher' helicóptero militar de control
remoto (dcha)
Independientemente del sector militar podemos encontrar del sector de vigilancia que
aunque su nalidad es igual a la del sector militar se estable un vinculo con el sector
de servicios puesto que son robots creados para detectar intrusos en ciertos lugares y no
enemigos en los campos de batalla.
Actualmente el presupuesto dedicado al sector de I+D en robótica es cada vez mayor
debido a todas las ventajas comentadas con anterioridad. La investigación en robótica ha
dejado de ser algo exclusivo de empresas y ha pasado a desarrollarse de manera pública en
universidades donde existen numerosos grupos de trabajo en distintas áreas. Al contrario
que ocurría con anterioridad cuando exclusivamente se trabajaba en robots industriales o
militares ahora se pueden encontrar un gran elenco de desarrollos con utilidades distintas
que pueden ser empleados en distintos tipos de robots. Proyectos para crear inteligencia
articial o para simular movimientos cada vez más humanos contribuyen a desarrollar el
área de la robótica para poder crear robots cada vez más parecidos al ser humano y que
puedan ayudarle con sus tareas cotidianas.

Capítulo 2
Sectores de la Robótica Móvil
2.1. Aplicaciones Industriales
2.1.1. Introducción a las Aplicaciones Industriales
La utilización de robots industriales está ampliamente extendida en todo tipo de fá-
bricas y empresas industriales, obteniendo con ellos reducción de costes, aumento de la
productividad, mejora de la calidad en la producción y eliminación de condiciones peli-
grosas de trabajo o mejora de las mismas. De este modo, la empresa industrial, a través
de inversiones tecnológicas en el campo de la automatización industrial, podrá aumentar
su competitividad en el mercado, corriendo el riesgo de quedarse rezagada en el mercado
si descartase la utilización de la robótica en sus procesos de fabricación.
El principal papel de los robots es articular diferentes máquinas y funciones produc-
tivas; transporte, manejo de materiales, maquinado, carga y descarga, etc. mediante su
capacidad para desempeñar diversas tareas u operaciones. El robot industrial ha sido des-
crito como el elemento más visible de la fabricación asistida por computador y como la
base técnica para la mayor automatización de la producción.
La inmensa mayoría de los robots industriales se componen de un brazo articulado, a
través del cual desempeñan su tarea en una cadena de producción. Este tipo de robots
se sale del marco de nuestra asignatura, por no ser ni `microrrorobots', ni `móviles', de
modo que dejaremos de lado esta amplia familia para indagar en robots más próximos a
los tratados en clase, en busca de cierta inspiración para el posterior diseño de nuestros
`microrrobots móviles'.
13

2.1.2. Limpieza Industrial
2.1.2.1. Inspección y Limpieza de conductos
Inspector Bot 3
Figura 2.1: i-Bot 3
Figura 2.2: Software de control
En este apartado dichos robots son los encargados de inspeccionar y/o limpiar los
conductos de aireación, ya que debido a su pequeño tamaño y peso, se desenvuelven con
soltura dentro de los conductos, asimismo son fáciles de transportar debido al control me-
diante ordenador portátil, con el que se controlan todas las opciones del robot limpiador
(variación de luz y potencia de los motores) y sirve de almacenamiento de imágenes y
vídeos. También son capaces de tomar muestras para su posterior análisis.

CAPÍTULO 2. SECTORES DE LA ROBÓTICA MÓVIL
Además pueden mostrar sobre la pantalla de grabación variables físicas del interior
de los conductos, como la temperatura y la humedad relativa, que quedan almacenados
junto con la grabación de vídeo o fotos.
También existen cepillos de limpieza para conductos de aireación, fabricados especial-
mente para los robots de limpieza. La especial disposición de los lamentos, su composición
y dureza, aseguran un perfecto acabado de limpieza sin dañar la supercie.
Otra forma de limpieza/desinfección que incorporan es la lámpara de luces ultravioleta
UVC germicidas, de 30W en total, ideales para la desinfección en seco del interior de los
conductos de aireación. El sistema proporciona 1,3mW por cm2
a una distancia de 20cm,
lo que garantiza una acción germicida de más del 99 %. En algunos casos la población
residual es menor al 0.01 % después de 3 minutos de exposición, siendo más sensibles los
virus, que prácticamente son destruidos en su totalidad.
El sistema es ecaz contra bacterias, virus, esporas y algunos protozoos lamentados.
La radiación UVC afecta al ADN de los microorganismos, y en el caso de que no sean
destruidos de inmediato sí que impiden que se reproduzcan.
El dispositivo produce también ozono (O3), que a su vez es también germicida, aunque
hay que evitar respirarlo de forma prolongada.
2.1.2.2. Inspección y Limpieza de barcos
Dicha tarea es otra de las aplicaciones más demandadas en los últimos tiempos. Se
pueden distinguir dos tipos de inspección: en dique seco, normalmente durante el plazo de
construcción del buque, y submarina durante los plazos de inspección periódica del casco.
En el primer caso, se han desarrollado robots escaladores que se deslizan por la supercie
vertical casi plana del casco mediante patas con electroimanes. En el segundo caso, los
robots escaladores tienen que poder ser sumergidos y poder escalar el casco pintado con
un cordón umbilical, por el cual se alimenta al robot y se transmiten/ reciben las órde-
nes/datos.
GOYA: Prototipo del proyecto Eftcor
Este prototipo del proyecto Europeo Eftcor es un sistema teleoperado aplicado a la
limpieza de cascos de buques como uno de los pasos de mantenimiento de barcos. El
principal objetivo del proyecto GOYA fue el desarrollo de una tecnología able y de bajo
coste respetuoso con el medioambiente para el chorreado con granalla de cascos, capaz
de obtener una supercie preparada de alta calidad junto con una reducción de residuos
y emisión al medioambiente. Esta tecnología es integrada en un sistema de chorreado
completamente automatizado y de bajo coste.

Los principales componentes del sistema Goya son la plataforma de teleoperación y la
unidad de control, unidos por Ethernet, y nalmente el sistema mecánico:
1. Plataforma de teleoperación: mediante ella el operador gobierna de forma remota el
robot.
2. Módulo cinemático de control, implementado mediante el software comercial GRASP
para diseño y simulación de robots.
3. Sistema mecánico:
Figura 2.3:
Plataforma de elevación (eje-z): Este elemento mecánico está constituido por un
sistema de elevación hidráulico que asciende o desciende gobernado por un actuador
hidráulico.
Brazo de posicionamiento (eje-y): con el que se pretende acercar o alejar la he-
rramienta de la supercie del barco sobre el eje Y. Esta constituido por dos raíles
móviles cada uno soportado por un par de patines. En su extremo soporta el cilindro
neumático que lleva la herramienta de chorreo.
Carreta de posicionamiento de la herramienta (eje-x): La herramienta se monta so-
bre un carrete deslizante sobre el que actúa un cilindro neumático sin rodamiento.
Este es el movimiento según el eje X.
Herramienta: El material abrasivo es proyectado contra el casco del buque a través
de una manguera. Su apertura y cierre están controlados por un sistema neumático.

2.1.2.3. Limpieza de fachadas (cristales)
TITO 500
Este sistema robotizado llamado TITO 500 es capaz de limpiar fachadas en edicios
de cristal tipo muro cortina, consiguiendo con ello: Máxima Rapidez, Reducción de costes,
Eliminación del riesgo laboral, Eciencia en limpieza, además de ser una limpieza ecoló-
gica.
Figura 2.4: TITO 500 listo para limpiar fachadas de cristal
Dicho sistema es manejado por un solo operario, desde el suelo, mediante un radio
control, permitiendo el desplazamiento selectivo a través de toda la supercie a limpiar,
dependiendo de las necesidades en cada momento, así como el programa de limpieza,
eligiendo el más adecuado según las necesidades.
2.1.2.4. Limpieza de aviones
SAAMS
En oposición a las soluciones actuales que sólo cubren la limpieza, SAMMS es bastante
exible para poder ejecutar tareas de lavado, pintado, lijado, pulido y hasta reconocimien-
tos de inspección. Estos son los elementos principales de SAAMS:
Figura 2.5: SAAMS lava, pinta, lija y pule en un avión

a) Plataforma Transportadora: plataforma de perl bajo con tracción propia que
puede desplazarse por debajo y alrededor del avión, controlada mediante control remoto y
la palanca de control del operador o también mediante las instrucciones de navegación de
un programa informático, usando señales radiográcas o triangulación láser como puntos
de referencia.
b) Brazo de Mantenimiento con Contrapeso: mecanismo `independiente' insta-
lado por encima del Transportador. Actuadores comunes, tanto mecánicos como hidro-
eléctricos, sirven para controlar la posición vertical del Brazo, la extensión horizontal y el
ángulo de inclinación con relación al suelo. El Brazo permite acercar el Manipulador lo
suciente para conseguir un alcance efectivo óptimo. Ventaja: para posicionarse requiere
solamente movimiento lineal en un solo plano vertical.
c) Manipulador: un sistema de otro fabricante necesitó de veinte años para desarro-
llar un Robot Manipulador con un alcance de 30 metros. Por su parte, SAAMS aplica
tecnologías reconocidas, un manipulador con seis grados de libre movimiento con un al-
cance de 2 metros y lo acerca al avión. Además, el Manipulador puede portar diferentes
herramientas para llevar a cabo diferentes acciones. Es decir, el diseño no se limita al
lavado del avión.
d) Herramienta de Limpieza para Aviones: en lugar de las brochas cilíndricas
similares al lavacoches, SAAMS ha desarrollado una Herramienta de Limpieza exclusiva
que incorpora rodillos compactos contrarrotativos de eje neumático. Este equipo le permi-
tirá al cabezal ligero de limpieza adaptarse a las formas curvadas de la supercie del avión.
Figura 2.6: Herramienta de limpieza exclusiva: rodillos compactos
Los rodillos compactos podrán llegar hasta las áreas de acceso más difícil, como alas
y aletas.
2.1.3. Transporte de mercancías
2.1.3.1. Vehículos de Guiado Automático (AGV)
Los AGV están diseñados, normalmente, para transportar grandes cargas (hasta varias
toneladas), pudiendo consistir en piezas (carrocerías de coches, motores, etc.) o produc-

tos (palés de bricks, bobinas de papel, cajas de discos, etc.). Existen varias tecnologías
de guiado de vehículos: a) por seguimiento de rayas (blancas) pintadas en el suelo; b)
loguiados por seguimiento del hilo enterrado en suelo y que irradia un campo magnético;
c) por balizas de radiofrecuencia, etc.
El guiado por láser es el más novedoso y da lugar a los AGV de tipo LGV (Laser Gui-
ded Vehicle). El vehículo incorpora un láser que efectúa su guiado mediante reectores
colocados en el entorno. Algunos fabricantes han diseñado carretillas con tecnología AGV
, que no solamente controlan su guiado (navegación), sino también la elevación de la carga.
En función de la tarea que desempeñen, los AGV se pueden clasicar en:
1. Toros o elevadores de carga
Figura 2.7:
2. Remolcadoras o tuggers
Figura 2.8:

3. Unidades de carga
Figura 2.9:
Uno de los puntos clave de los AGV es el sistema de transferencia de cargas, que obliga
a contar con un sistema de posicionamiento exacto (normalmente enclavamiento mecánico
en el puesto de parada) y un mecanismo bidireccional de movimiento de la carga (rodillos
motorizados o similares).
2.1.3.1.1. Vehículos Laserguiados (LGV) El AGV cuenta con una especia de pe-
queña torreta giratoria, emisora y receptora de láser. La fábrica o almacén debe estar
dotada de reectantes, situados en postes o máquinas. El láser será transmitido por el
AGV, reejado por el reectante (que pueden estar colocados hasta 30 m por encima del
AGV), y recibido de nuevo por el robot. . Para moverse, el AGV necesita detectar un
mínimo de estos tres reectores. La distancia que le separa con ellos y el ángulo que for-
man son analizadas para obtener coordenadas X e Y de posición absoluta. Actualmente,
el láser realiza el chequeo de la posición unas 20 veces por segundo, obteniéndose unas
coordenadas con una tolerancia de +/- 2 mm Esta información se complementa con una
base de datos en la que el AGV, almacena a modo de rejilla, las trayectorias posibles
dentro del entorno de trabajo del robot. De esta forma, el AGV puede desplazarse por su
rejilla virtual, actualizada constantemente mediante la información preveniente del láser,
estando constantemente posicionado dentro del almacén o fábrica, para poder desplazarse
según la voluntad de los operarios.
El inconveniente del sistema es que dichos operarios deben ser buenos programadores,
residiendo en ellos la misión de marcar la trayectoria del AGV dentro de su rejilla. Esto
incrementa el coste de utilización de cada robot, al precisar de un equipo de programado-
res. Como gran ventaja, simplemente reprogramando el AGV puede llevarse el robot de
un almacén a otro.

Figura 2.10:
La foto muestra un AGV laserguiado, el láser es el dispositivo azul situado en la parte
superior del vehículo
2.1.3.1.2. Vehículos Filoguiados (RGV) El guiado por cable es el más extendido
actualmente, debido principalmente a que fue el primero que se usó, y todavía sigue sien-
do el método más simple y preciso. La trayectoria está jada por un cable que va por
debajo del suelo (normalmente a unos 20 mm). Alrededor de este cable se genera un cam-
po electromagnético cuando por él circula una corriente alterna, siendo este campo más
fuerte cuanto más próximo se está al conductor, y más débil cuanto más se aleja uno de
él. Si este campo atraviesa una bobina, se generará un voltaje entre los terminales de ésta.
El AGV circula por encima del cable, y lleva una antena consistente en dos bobinas
situadas a ambos lados del cable. La diferencia de potencial entre los terminales de ambas
bobinas es la tensión de alimentación amplicada del motor de rotación del AGV. Si éste
avanza centrado sobre el cable, las tensiones generadas en las bobinas serán iguales, y por
lo tanto su diferencia es cero. Si el AGV se desvía de la trayectoria, la diferencia de po-
tencial que se crea entre las bobinas le indicará cuánto debe girar y en qué sentido hacerlo.
Además de esta antena, los AGVs incorporan otra antena transversal para detectar
cables perpendiculares al cable de guiado. Estos cables transversales se usan para actua-
lizar la posición del AGV. Este sistema es el más sencillo y ecaz. La desventaja está en
la necesidad de levantar el suelo para instalar el cable y en la cantidad de metros de cable
necesarios para el rutado.

Figura 2.11:
AGV loguiado, observar cómo el cable del suelo realiza la curva para que el AGV pase
a través de la puerta
2.1.3.2. Automated Material Transport System (AMTS)
Este sistema de percepción permite que los robots se desplacen por una fábrica sin
necesidad de ningún tipo de guía. Es un salto más en los AGV: elimina la necesidad de
una infraestructura para el movimiento del robot, lo que conlleva elevados costes de insta-
lación y conguración, además de la dicultad de `reprogramar' la trayectoria del robot;
solventa la incapacidad de los AGV para percibir su entorno y reduce la dependencia
humana en estos vehículos no tripulados.
Cada vehículo está equipado cámaras y visión por barridos sucesivos de un láser utili-
zados en tareas de navegación y control. El robot cuenta con una base de datos preesta-
blecida con imágenes del suelo, formando una especie de mapa. Así, se añade una cámara
situada en la cara inferior del vehículo, que a través de la toma de muestras e imágenes
del suelo, permite al vehículo posicionarse dentro de su particular mapa del entorno. Una
nueva cámara se coloca en el frontal del robot, su misión es encontrar palets y localizar
los agujeros por donde el toro tendrá que introducir las uñas.

Figura 2.12:
Estos robots se desplazan por una fábrica sin necesidad de ningún tipo de guía
Figura 2.13: En pleno funcionamiento

Este AGV de tipo remolcadora, incorpora vagones con los que transportar mayor can-
tidad de mercancías. La cámara inferior del robot se encarga de situar al toro al lado del
vagón en el que depositará la carga, eleva la carga con sus uñas y la depositará sobre el
vagón. En este último paso el láser tiene la misión de vigilar la estrecha separación entre
el palet y el trailer.
Hoy en día ya están disponibles los AMTS, empleándose en industrias y almacenes,
como solución eciente al transporte de mercancías, presentando como principal ventaja
la no necesidad de modicaciones en la infraestructura.
2.1.4. Agricultura
Podría decirse que no se están desarrollando nuevos robots con aplicaciones agrícolas,
sino que toda la maquinaria ya existente está recibiendo las innovaciones tecnológicas
que aporta la robótica móvil. Los avances en este sector no sólo están encaminados a
la automatización de las labores agrícolas, también buscan incrementar la seguridad de
los operarios mediante el uso de sistemas de percepción y posicionamiento. Como podrá
apreciarse en los siguientes ejemplos, los tractores son como los que podemos ver en
cualquier tierra de labor de nuestra región, con una peculiaridad: no tienen conductor.
2.1.4.1. Tractor Autónomo
Figura 2.14:
La NREC (National Robotics Engineering Center) convirtió el estándar 6410 de John
Deere en un vehículo autónomo capaz de rociar con agua durante 7km

Este tractor utiliza un software desarrollado por la NREC que permite un control
preciso y estimación de posición, el cual permite seguir autónomamente una trayectoria.
Esta trayectoria es recordada por el tractor simplemente conduciendo el vehículo por ella.
La idea de un tractor autónomo surgió debido al peligro asociado a la fumigación de
los cultivos al que se exponen los agricultores. Además, si dicho tractor fuese capaz de
desenvolverse en la noche, momento el en cual se incrementa la actividad de los bichos e
insectos, se reduciría la cantidad de productos químicos fumigados produciendo el mismo
efecto.
El movimiento del vehículo puede ser gobernado tanto por un ser humano como por
el sistema de control. Para este último fue preciso implementar actuadores en frenos y
en la dirección del vehículo, además encoders para el control de velocidad. El sistema de
posicionamiento fusiona la utilización de odometría, GPS e IMU (Inertial Measurement
Unit). El sistema de percepción del vehículo se completa con cámaras a color, sistema de
visión por infrarrojos y otro sistema de visión basado en un láser giratorio.
Figura 2.15:
Sistema de visión por láser.Un láser giratorio a modo de radar, va realizando sucesivos
barridos horizontales. Cada haz de láser llega reectado de nuevo al sensor, aportando
información sobre lo que tiene delante el tractor. Recopilando todos los barridos del
láser, se puede llegar a formar una imagen como esta.

Como cada uno de estos sistemas es susceptible de cometer una serie de errores, se
combina la información recabada por cada uno de ellos, logrando mejorar notoriamente
la percepción del vehículo. Para ello se requiere desarrollar un sistema de sincronización
y un sistema de multi-calibración de sensores. Además el tractor incorpora la posibilidad
de aprender las características del terreno, para basar su comportamiento en función del
entorno en el que se encuentre.
Leyenda:
1. Láser y cámaras de alta resolución
2. GPS
3. Láser-radar
4. Medidor de potencia usado para medir el ángulo de la dirección del vehículo
5. Detector de velocidad por efecto Dopler
6. Encoders
2.1.4.2. Cosechadora Autónoma
Se muestra a continuación otro ejemplo de maquinaria agrícola autónoma. La siguiente
cosechadora basa su posicionamiento y navegación en un sistema GPS diferencial basado
en la técnica teach/playback (enseñanza/repetición). El GPS diferencial se basa en dos
receptores, uno de ellos es estacionario, mientras el otro deambula realizando mediciones

de posicionamiento. La clave reside en el receptor estacionario, enlaza la información pro-
veniente del satélite con una referencia local.
Gracias al sistema teach/playback, la cosechadora memoriza el campo de cultivo en el
que está trabajando, para poder ser después programada para repetir la trayectoria alma-
cenada. Un sistema de segmentación de color, distingue entre el color verde del cereal sin
cosechar, y el color marrón del rastrojo ya cosechado. De este modo la cosechadora conoce
donde está la línea de corte y puede dirigir su trayectoria y posición. Otros sistemas de
seguridad son un inclinómetro, para evitar que la máquina vuelque, y un giróscopo, y un
giroscopio, para aumentar la estabilidad del vehículo.
Figura 2.16: Maquinaria agrícola autónoma: Cosechadora Autónoma
Esta nueva clase de cosechadoras autónomas incrementan la eciencia y productividad
en la agricultura, al disminuir la dependencia humana para esta clase de labores.
2.1.5. Sector Automovilístico
La Robótica y la Automatización ocupan un importante lugar en el sector automovi-
lístico. De hecho, es el primer consumidor de robots y de sistemas de automatización. Es el
sector de mayor nivel de automatización y robotización, y motor de la innovación en este
campo. La automatización en este sector está orientada a maximizar la productividad, la
calidad y la seguridad. A la vez, es el mejor ejemplo de sustitución de trabajos penosos
y duros por otros de mejor calidad. La carga de herramientas pesadas y la permanencia
en entornos peligrosos han sido sustituidas por trabajos de supervisión y mantenimiento.
De hecho, es uno de los sectores con menor grado de siniestrabilidad. En este sector se
pueden distinguir dos grandes áreas de automatización:

a) El diseño del producto (automóvil).
b) El proceso de fabricación de automóviles. En la primera área, las multinacionales
del sector jan el producto, realizándose el diseño en las casas matrices y no permitiendo
ningún cambio sustancial, de manera que la automatización del producto es exclusividad
de la marca. En la segunda área, el proceso de fabricación, se da más autonomía a los
fabricantes. Este hecho, unido a que España es un destacado fabricante de automóviles,
permite una mayor introducción de sistemas de automatización en la industria nacional
de automoción.
Debido a que en dicho sector prácticamente en su totalidad la robótica y automatiza-
ción que se emplea son los llamados `brazos robóticos' y como su tratamiento y desarrollo
esta fuera de los objetivos de este trabajo, no daremos mayor relevancia ni haremos mas
referencias a dicho sector.
2.2. Aplicaciones innovadoras y de servicio
2.2.1. Introducción
Los ayudantes mecánicos del hombre están divididos en dos tipos principales: los autó-
matas industriales, utilizados en la fabricación y cuya función está regida por un programa
preestablecido, y los de servicio, capacitados para razonar.ante un conjunto de situacio-
nes o contexto. El sector servicios, tanto personal como colectivo, es una de las áreas de
aplicación más novedosa. Se estima que en los próximos diez años el sector pueda requerir
necesidades en robótica con un volumen de negocio comparable con el del sector industrial
(tradicional o manufacturero).
DEF: IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers), los robots de servicios
son aquellos que de forma semiautomática o totalmente automática realizan servicios en
benecio de los humanos o para el mantenimiento de infraestructuras y equipos, excluidas
las operaciones de fabricación.
2.2.1.1. Características generales
Movilidad
Manejable
Percepción
Inteligencia
Interfase natural
Coste reducido

2.2.1.2. Clasicación general
Tratando de estableces una primera división en estas aplicaciones no industriales de
los robots, la IFR ha propuesto clasicarlas en:
Servicio a humanos (personal, protección, entretenimiento, asistentes, ...)
Servicio a equipos (mantenimiento, inspección, reparación, limpieza, ...)
Otras funciones autónomas (vigilancia, transporte, adquisición de datos, ...)
De una manera más concreta se puede indicar que los robots de servicio operan en
sectores y realizan actividades como: medicina, domestico y ocina, ocio y entretenimiento,
servicios de comunidad y la industria de la construcción.
2.2.2. Medicina
2.2.2.1. Introducción
En medicina, los robots se han desarrollada principalmente en el área de la cirugía,
además de otras áreas como la de rehabilitación, traumatología, oftalmología, telemedici-
na.
Desde los años 80, los cirujanos no necesitan colocar sus manos dentro del cuerpo
humano para realizar la operación, y se apoyan más en los avances de la tecnología de
imágenes e instrumental endoscópico adecuado. Con el avance de los robots se potencian
aun más las capacidades de la cirugía moderna, permitiendo realizar cirugías con mayor
precisión y llegar a lugares en los que la mano humana tiene limitaciones.
Hoy en día, sin embargo, se puede ver a los robots como una `extensión o mejoramiento
de las capacidades humanas', más que un reemplazo a los cirujanos.
2.2.2.2. Categorías de robots
Podemos destacar tres categorías de Robots, los cuales varían unos de otros en función
de su objetivo en el campo de la quirúrgica:
Robots Pasivos: manejo limitado, bajo riesgo. Por ejemplo: ubica y mantiene en
posición algunos instrumentos quirúrgicos.
Robots Restringidos: mayor autonomía y realizan tareas más invasivas, es decir,
no dañan ni se diseminan a otros órganos y tejidos, pero aun restringidos a la parte
esencial del procedimiento.
Robots Activos: el robot está íntimamente involucrado en el procedimiento, con
responsabilidad supervisada y riesgo. Dentro de estos últimos, existe lo que se conoce
como los sistemas `maestro - esclavo', en los que el robot manipula los instrumentos,
pero es el cirujano el que le indica cómo hacerlo.

2.2.2.3. Aplicaciones robóticas quirúrgicas
Se pueden destacar dos como las principales aportaciones que puede dar la robótica en
la cirugía. Por un parte la gran precisión de sus movimientos, superior a la de las manos
del cirujano (temblor siológico) o errores de posicionamiento por falta de visibilidad,
cansancio, etc. Además de la posibilidad de separar al cirujano de la sala de operaciones,
pudiendo así llegar a pacientes situados en lugares alejados o inaccesibles.
Desde el punto de vista de la técnica quirúrgica, las aplicaciones de los robots en ciru-
gía pueden agruparse en aquellas basadas en la cirugía por imagen: disponer de manera
previa información que permita hacer una planicaron detallada de cómo acceder a la
zona de trabajo. Y la cirugía invasiva: se busca producir el mínimo daño en los tejidos del
paciente, disminuyendo el tiempo de recuperación y el riesgo de infección del paciente.
A continuación se explican distintas especialidades de la medicina quirúrgica desarro-
llada o mejorada con aplicaciones robóticas, en las que intervienen la cirugía por imagen
y la invasiva:
Cirugía robótica abdominal
Es un campo aún en desarrollo, asociado a los materiales laparoscópicos, es decir,
instrumentos que se utiliza para explorar los conductos y órganos. Se puede decir que en
esta especialidad quirúrgica destaca su alto coste, sin embargo, la demanda por parte de
cirujanos y los pacientes, el desarrollo de los ordenadores y la ingeniería robótica; junto
a la necesidad de ampliar el campo visual limitado a dos, han permitido su desarrollo en
este campo y el desarrollo del actual sistema quirúrgico Da Vinci.
Da Vinci es un robot que se caracteriza por tener visión formada por dos cámaras de
alta resolución que permiten visión en 3D, tres brazos articulados que permiten 7 grados
de libertad de movimiento similar a la muñeca humana y la digitalización de movimientos
que permite reducir imprecisiones y amplicar movimientos.
Cirugía bariátrica asistida por robot
La cirugía bariátrica son los procedimientos quirúrgicos para el control de la obesidad,
que destaca por el escaso número de instituciones dedicadas a la dicha cirugía. El primer
procedimiento en cirugía robótica bariátrica fue realizado en 1999. Desde la fecha se ha
descrito su uso en banding gástrico ajustable, bypass gástrico en y derivación biliopan-
creática con switch duodenal laparoscópico asistido por robot.
Extirpación de un órgano (Nefrectomía) asistida por robot
El robot Da Vinci fue utilizado por primera vez para practicar la primera extirpación
de mano asistida por un robot, mostrando ventajas considerables en relación a potenciar

tareas normalmente no presentes en la extirpación convencional, maximizando teórica-
mente los benecios y disminuyendo los riesgos del donante.
Cirugía robótica en ginecología
El primer procedimiento en ginecología utilizando un robot, se realizó en 1998. Es-
tudios posteriores han conrmado la factibilidad técnica de realizar este procedimiento,
pero sin mayores benecios a corto plazo y un mayor tiempo operatorio al compararlo
con las técnicas habituales.
Prostatectomía asistida por robot
El control tumoral, la continencia y la función eréctil constituyen las principales con-
sideraciones en los pacientes sometidos a prostatectomía radical. Es en cada una de estas
áreas donde la prostatectomía radical asistida por robot tiene la capacidad de ser me-
jorada. El uso de robots permitiría la identicación más clara y precisa de la cápsula
prostática y las estructuras neurovasculares.
Estado actual de la cirugía cardiaca asistida por robot
La aparición de sistemas de canulación femoral para by pass cardiopulmonar y la car-
dioplejia en los años 90, asociado a la aparición de nuevos sistemas robóticos y de visión
tridimensional, permitieron en 1998 la realización del primer by pass coronario sin abrir
la cavidad torácica.
Ello fue posible gracias del sistema de cirugía robótica-asistida Da Vine, este dispo-
sitivo y sus características, ha permitido la realización de múltiples cirugías, tales como
revascularización miocárdica de uno y más vasos, cirugía de válvula mitral y cierres de
defectos septales y atriales.
Cirugía pediátrica robótica asistida
En el área de la cirugía pediátrica se han visto implementado en cirugía fetal con
modelos animales. Existen dos sistemas robóticos quirúrgicos destacables en este área: el
Zeus y el Da Vinci.
Ninguno de los sistemas es completamente autónomo. Actualmente ambos robots son
producidos por Intuitive Surgical (www.intuitivesurgical.com) y se espera que este último
sea el sistema robótico predominante.
En resumen hasta ahora la experiencia clínica es limitada, con tiempos operatorios
prolongados pero con tasas de complicaciones y conversión aceptables. Estos sistemas
agregan la ventaja de la aumentar la precisión a través de visión 3D y los instrumentos

articulados para procedimientos más complejos. El costo y los tiempos operatorios hacen
que su masicación sea lenta. En la medida que los costes disminuyan se logrará que la
robótica contribuya en el avance de esta disciplina quirúrgica.
Robots en neurocirugía
Los avances tecnológicos en localización de lesiones, microscopia han revolucionado la
neurocirugía en los últimos años. Sin embargo, la magnicación del campo operatorio y
la miniaturización de los instrumentos han superado a la resolución espacial de la mano
humana.
La aparición de los robots ha permitido lograr movimientos nos, sin temblores, mejo-
rando la ergonomía. El primer robot usado en neurocirugía, fue en 1985 cuando se empleó
un robot industrial (PUMA) para sostener y manipular una cánula para biopsia, pero sin
la seguridad necesaria.
Pronto siguieron el desarrollo de robots compatibles con resonancia magnética, con
materiales que producen mínimo artefacto. Estos fueron desarrollados en EE.UU y Japón.
2.2.2.4. Futuro de la robótica en medicina
Se esta viviendo una época de cambios profundos en medicina. Hace dos décadas se
introdujeron los robots al área médica, pero tomaron más relevancia en estos últimos 10
años. Los parámetros importantes para un robot son: autonomía, conabilidad y versati-
lidad, de manera que la tecnología y medicina moderna han ido mejorando los sistemas
robóticos para que cumplan estos tres objetivos.
Una barrera mayor la constituye el costo de estos robots además del tamaño y el gran
espacio que se requiere para ellos y del tiempo que necesitan para iniciar su uso en el
pabellón.
Sin embargo, y a pesar de su alto costo, las ventajas de la cirugía robótica parecen
prometedoras, ya que permitirá, por ejemplo, que un mismo cirujano controle varios ro-
bots en diferentes quirófanos, o incluso efectuar tele cirugías, en las que el cirujano no se
encuentre ni siquiera cerca de la sala de cirugía.
En lo que respecta al desarrollo de los robots, en un futuro próximo con la mejoría
e integración de las imágenes, navegación y capacidades sensoriales, se diseñarán instru-
mentos implicaran una mayor libertad de movimiento durante la cirugía lo que permitiría
superar incluso movimientos restringidos a la mano del hombre.
También se espera una tendencia a disminuir el tamaño periféricos robóticos, al nivel
de micro manipulación de órganos. Por otra parte, podrían usarse guantes con sensores
para detectar los movimientos de las manos del cirujano, y si se agrega un visor que
transmita una imagen interior del paciente, se llevaría a cabo una cirugía en una realidad

virtual, con el cirujano trabajando con las manos en el aire y pequeños robots realizando
los procedimientos quirúrgicos en el cuerpo del paciente.
En denitiva el futuro de los robots en la medicina se proyecta a ser más pequeños, más
versátiles, menos costosos, fáciles de operar y deberán integrarse uidamente con otras
tecnologías emergentes. Estos avances permitirán le progreso continuo de instrumentación
quirúrgica y en el cuidado médico de los pacientes.
2.2.2.5. Ejemplos de robots aplicados en medicina
Rudy
Rudy es un robot que trabaja en el centro medico de la Universidad de California.
Mide 1,68 metros, pesa 90 kilos. Su función principal consiste en permitir que los médicos
interactúen con los pacientes recién operados sin necesidad de estar presentes.
El cuerpo se compone de una cámara, una pantalla de televisión y un micrófono. Gra-
cias a su estructura, los médicos, los pacientes y los familiares pueden verse y mantener
una conversación.
Figura 2.17: Rudy en funcionamiento
Rudy es capaz de hacer un zoom con el objetivo de la cámara para aportar una visión
de las constantes vitales y de la incisión quirúgica.
La máquina funciona a través de la red inalámbrica del centro hospitalario y para su
manejo el doctor necesita un ordenador, una videocámara con posibilidad de grabar soni-
do y un joystick. Con estos elementos y los del propio Rudy, el robot puede ser manejado
incluso desde fuera del hospital.

Cyher Knife
Accuray (CA) ha desarrollado este sistema de imágenes estereotáctica que se utiliza
para irradiar en tiempo real una variedad de tumores cerebrales e incluso en órganos de-
formables como pulmón. Es autónomo durante el procedimiento.
Figura 2.18: Cyher Knife de Accuray (CA)
Probot
El primer robot del tipo activo utilizado en humanos es el Probot, creado por el Im-
perial College en Londres. Este Robot ayuda a realizar una resección de tejido benigno
de la próstata; incorporando en su punta un sistema de ultrasonido que le permite crear
una imagen tridimensional de la próstata. Así el cirujano selecciona qué partes del tejido
debe cortar el robot.
Figura 2.19: Probot del Imperial College en Londres
Aesop

Robot activado por voz conocido como AESOP (siglas en inglés de Sistema Óptimo
de Posicionamiento Endoscópico Automatizado), que actualmente se utiliza en forma ru-
tinaria en centros especializados en cirugía laparoscópica.
Fue desarrollado por Computer Motion (hoy Intuitive Surgical), y aprobado para uso
en humanos en 1994. Consiste en un brazo mecánico conectado a una computadora, que
reconoce órdenes verbales sencillas y que el robot traduce en movimientos de la cámara
laparoscópica. El AESOP libera un brazo del cirujano disminuyendo así el número de
asistentes requeridos para la cirugía.
Esto tiene la ventaja de que la imagen de la cirugía no se mueve ni tiembla como lo
haría un cirujano que sostiene una cámara durante un periodo largo de tiempo.
Da Vinci
Existen Robots de una nueva generación que encajan en sistemas maestro-esclavo,
como los robots Da Vinci y Zeus (Intuitive Surgical). Estos sistemas permiten realizar
lo que conocemos como `cirugía asistida por robot', en la cual el cirujano utiliza brazos
mecánicos que repiten los movimientos que él realiza en una consola.
La consola tiene un visor que transmite la imagen tridimensional, que es captada por
la cámara laparoscópica ubicada en uno de los brazos mecánicos.
Figura 2.20: Da Vinci en acción
El equipo consta de un sistema maestro con un conjunto de manivelas que se adap-
tan al dedo pulgar e índice del cirujano, con los cuales controla el movimiento de los
brazos mecánicos. Los brazos mecánicos (esclavos) son tres, uno para sostener la cámara
laparoscópica, y otros dos que manipulan los instrumentos quirúrgicos (tijeras, pinzas,

electrocauterios, porta-agujas, etcétera).
Los movimientos de los instrumentos por los brazos mecánicos se realizan en tiempo
real. Esto tiene una importancia fundamental para evitar un daño en el paciente, si con-
sideramos que la cirugía implica movimientos rápidos y delicados.
Existe además la posibilidad de coordinar los movimientos de la cámara e instrumental
con los movimientos del paciente. Esto es especialmente útil cuando se trata de cirugía
cardiaca, en la que no se requiere que el corazón del paciente se detenga. Se pueden apli-
car suturas en el corazón mientras late, puesto que el cirujano -gracias a los ltros de la
computadora- ve una imagen estática del corazón, así mismo esto permite colocar suturas
para la realización de by-pass coronario y otras cirugías de corazón.
Figura 2.21: Da Vinci (brazos)
En general el sistema Da Vinci, se ha utilizado en un gran número aplicaciones como:
cirugías cardiacas, abdominales, neuroquirúrgicos y urológicas.
2.2.3. Domestico y ocina
Las aplicaciones de robots móviles en el ámbito domestico y de ocina, es un largo
camino hacia resultados perfectos, sin embargo, estamos empezando a ver la aparición de
robots no excesivamente inteligentes, pero sí ecientes para ciertas tareas concretas.
Ya podemos comprar robots que realizan tareas sencillas, como pueden ser la de pasar
la aspiradora, cortar el césped, entretener a los niños o realizar pequeñas tareas de servicio
como traer café o aperitivos. Esta perspectiva parece indicar que en un futuro no muy
lejano puede aparecer lo que podríamos denominar el `robot personal', un robot doméstico
o de ocina de propósito general.

2.2.3.2. Aspectos generales
Un robot diseñado para estar cerca de los seres humanos, tiene un objetivo funda-
mental, el cual es realizar servicios en benecios de los seres humanos, ya sean para el
hogar como en la ocina. El desarrollo actual de la tecnología permite desarrollar nuevas
generaciones de robots y estos tienen que cumplir algunas características necesarias para
conseguir los objetivos deseados en estas áreas. Son los siguientes:
Un sistema de locomoción ágil, able, seguro y autónomo, con materiales cuyo cos-
te no sea elevado, pero sin renunciar a la garantía del la maquina. Una estructura
sólida que sea consciente del entorno en el que se ubica.
Una capacidad sensorial que interprete cualquier tipo de escena cotidiana, es decir,
que sepa sortear objetos y detectar posibles peligros para si mismo.
Si se compone de brazos u otras habilidades extensibles, estas deben de ser sensibles
al mismo tiempo que fuertes, capaces de manipular diferentes tipos de objetos.
Un `cerebro' capaz de aprender por sí solo los conceptos y los procedimientos nece-
sarios para realizar sus tareas, así como mantener el entendimiento de su entorno
de manera abierta y exible.
Estos robots tienen que facilitar el trabajo y no entorpecerlo, además de tener coste
moderado en relación a sus funciones y objetivos.
2.2.3.3. Retos tecnológicos
Un robot doméstico o de ocina, tiene que superar ciertos retos tecnológicos, como
puede pasar en el aspecto físico, ya que un robot puede variar en función de los com-
ponentes mecánicos y estos deben adaptarse a los objetos, lugares, entornos de la vida
cotidiana.
La comunicación de los robots con las personas será mucho más natural si éstos dis-
ponen de un aspecto ameno y no tan sosticado. No resulta fácil imaginar un robot con
la forma de una araña ayudando a un niño o a una anciana.
Por otro lado, el entorno físico de nuestra vivienda, la calle, los medios de transporte
o los centros de trabajo, están congurados para su utilización por seres con piernas pa-
ra moverse y brazos con manos para agarrarse, pulsar, etc. Para poder conducir uno de
nuestros coches, sin tener que modicarlo, hace falta tener una forma `muy humana'.
El desarrollo de la robótica para su incorporación a nuestra vida cotidiana está con-
dicionado a que los robots sean capaces de desenvolverse en el mundo de las personas sin
tener que introducir en ese entorno modicaciones importantes.

2.2.3.4. Comunicación con el entorno
Un robot obtiene la información de su entorno físico a través de sus sensores. El robot
deberá percibir una cantidad suciente de este tipo de información para realizar su tarea,
tal como la presencia de una persona frente a él, el sonido de su voz, la temperatura
ambiente, la presión atmosférica, la imagen de los objetos en su entorno, etc.
En particular, una de las claves del éxito de los robots domésticos o de ocina, puede
ser la atención a los movimientos de las personas de su entorno. La visión articial es
uno de los aspectos de la percepción cuyo desarrollo va a condicionar drásticamente la
evolución de estos robots. El sucesivo incremento de la potencia de los ordenadores está
permitiendo realizar avances importantes en el correcto reconocimiento visual de los ob-
jetos del entorno del robot.
El problema principal, sin embargo, va más allá. Se trata de que el robot no sólo
pueda reconocer los objetos, sino que también interprete las escenas y tome decisiones
adecuadas. Supongamos que el robot entra en una habitación buscando una silla para que
se siente una anciana. En la habitación, entre otros objetos, hay unas cajas, una pequeña
mesa, y dos sillas apiladas asiento contra asiento en un rincón. ¾Sabrá el robot reconocer
la silla invertida, tomarla y una vez enderezada ofrecérsela a su dueña?.
Una característica indispensable del robot va a ser su autonomía. El robot tradicional
necesita una secuencia de instrucciones que controlan su conducta de manera precisa.
Autonomía signica capacidad para manejarse en situaciones concretas o muchas veces
imprevistas.
2.2.3.5. Capacidades básicas
Una tarea esencial que el robot debe ser capaz de realizar de forma autónoma, es mo-
verse por su entorno, lo que implica dos capacidades básicas. En primer lugar ser capaz
de moverse sin chocar con los objetos, personas, etc., que encuentre a su paso. En segundo
lugar, conocer su posición en el entorno, o lo que es lo mismo, no perderse. A esta última
se le suele denominar capacidad de autolocalización.
Actualmente se está produciendo un gran esfuerzo en la investigación en este campo.
El problema es similar al de un turista que al ir avanzando por las calles va conrmando
los cruces, plazas y monumentos que observa frente a su plano de la zona.
Una capacidad adicional muy deseable en estos robots, en la que también se está inves-
tigando actualmente, es la de explorar por primera vez un entorno desconocido y trazar
su propio plano sin ayuda.
Otra importante capacidad es la de comunicarse mediante el lenguaje hablado. En
esta área se han realizado importantes progresos, no sólo en el reconocimiento de las
palabras, sino también en la posibilidad de reconocer el contexto del discurso y así captar
su signicado.

2.2.3.6. Futuro de los robots domésticos y de ocina
Según un sondeo sobre el sector de robots en el mundo realizado por las Naciones
Unidas, se prevé que el uso doméstico de robots se multiplicará por siete en los próximos
años, ya que cada vez más consumidores comprarán los robots de última generación pa-
ra cortar césped, aspirar suelos y realizar otras tareas en el hogar. Los últimos avances
tecnológicos en el campo de robótica permiten que estos robots domésticos sean cada vez
más ecaces y menos aparatosos y ruidosos.
Según las últimas cifras, a nales del año 2003 unos 607.000 robots domésticos se
utilizaban en hogares en una variedad de países, y dos tercios de éstos fueron adquiridos
durante ese mismo año. La función de la mayoría de estos robots (570.000) era cortar el
césped mientras que 37.000 eran robots-aspiradoras.
Este echo se apoya gracias a los últimos avances cientícos en el sector de robótica,
los robots de última generación son menos costosos que los anteriores (en 2003 un robot
costaba una cuarta parte de lo que costaba en 1990), y son capaces de hacer más tareas
domésticas.
Al nal de esta década, los robots no solo limpiarán nuestros suelos, cortarán nuestros
céspedes, y vigilarán nuestras casas, sino que también ayudarán a personas mayores y
discapacitadas, inspeccionarán sitios de peligro, y lucharán contra incendios.
2.2.3.7. Ejemplos de robots domésticos y ocina
Guardrobo D1
Guardrobo D1 esta equipado con una cámara y sensores, desarrollado por la rma
de seguridad japonesa Sohgo Security Services, está diseñado para patrullar por caminos
preprogramados y estar atento a las señales de problemas.
Figura 2.22: Guardrobo D1 de Sohgo Security Services
Este guardia robot mide 1,09 metros de alto permitiendo alertar a los guardias hu-
manos a través de la radio y enviando imágenes si detectan intrusos, incendios o incluso

escapes de agua.
El robot podrá pronto empezar a patrullar las ocinas, galerías de tiendas y bancos
de las ciudades para mantenerlos a salvo de los intrusos.
Sohgo Security está negociando con varios clientes, y después de una prueba experi-
mental desea comenzar a ofrecer un sistema de seguridad asistido por robots dentro de
un año, cuyo precio está todavía por decidir.
U-ROBO
El fabricante coreano ED ha creado a ED-7270 también conocido como U-ROBO, es-
te robot doméstico destaca por la cantidad de opciones de conectividad inalámbrica que
tiene como WiFi, ZigBee y un lector RFID.
U-ROBO incorpora un procesador Intel Pentium a 1GHz, 512MB de RAM, Ethernet,
USB2.0, un puerto en serie RS-232, y la conectividad. Además se puede programar a
medida, ya que posee una pantalla táctil de 6,4 pulgadas, un display de leds en la cabe-
za, reconocimiento de voz, sensores de luz y movimiento, y un motor capaz de soportar
desniveles y temperaturas extremas.
Figura 2.23: U-ROBO del fabricante coreano ED

VC-RP30W
El robot de limpieza VC-RP30W de Samsung es un `robot aspiradora' que utiliza el
principio de mapeo similar al usado por los sistemas de misiles de alta tecnología, y `di-
buja' un mapa en tres dimensiones del ambiente en donde se encuentra para identicar
su ubicación relativa, permitiéndole una limpieza más rápida y efectiva del área denida.
El VC-RP30W sabe cuál área debe ser limpiada, logrando un resultado mucho más
exacto. Asimismo, con esta unidad, el usuario puede programar el tiempo de trabajo y
opciones de limpieza avanzadas, de tal modo que el robot limpia el área automáticamente
mientras el usuario está fuera de casa.
Figura 2.24: Robot aspiradora VC-RP30W de Samsung
VC-RP30W también puede ser controlado remotamente usando una computadora con
conexión a Internet. Cuando es controlado desde la Web, el usuario puede monitorear el
trabajo del robot gracias a la cámara de video que lleva incorporada.
Las baterías recargables que lleva incorporadas tienen una autonomía de 50 minutos.
Cuando la energía está por agotarse, el robot aspiradora se dirige y conecta de forma
automática al cargador. También es lo sucientemente inteligente para limpiar varias
habitaciones a la vez, atravesar los umbrales de las puertas y otros obstáculos de poca
altura.
MARON-1
Fujitsu ha sacado al mercado el robot doméstico MARON-1, controlado por teléfono
móvil.

Figura 2.25: Robot doméstico MARON-1 de Fujitsu.
Este robot muestra un cierto grado de autonomía, pues puede ir a otra habitación por
sí mismo, sin que haya que indicarle el camino. Sus habilidades principales son la vigilancia
de la casa mediante una cámara de vídeo y el encendido por mando a distancia de los
diversos electrodomésticos. Por ejemplo, si estás de viaje y quieres comprobar que nadie
ha entrado a tu casa, este robot puede dirigirse a cualquier habitación de la vivienda,
tomar una foto de la ventana y enviártela a tu teléfono móvil.
Roborior
Si se diera el caso de que un intruso se colara en su ocina o en su hogar, la alarma de
Roborior se activaría y mediante el teléfono móvil, el dueño de la casa identica al intruso
y lo interroga.
Así funciona Roborior, un robot japonés que a simple vista parece un ojo del tamaño
de una sandía sobre ruedas, pero que de ahora en adelante puede ser el mejor guardián
del hogar.
Este pequeño vigilante cuenta con una cámara digital, sensores infrarrojos y tiene la
capacidad de conectar un teléfono con video para avisar al dueño de cualquier emergencia.
Este robot puede escuchar y comprender lo que uno le dice. Además este robot puede ver
cosas en un radio de 5 ó 10 metros adelante.
Figura 2.26: Roborior robot de vigilancia.
Hacia la derecha, izquierda, arriba y abajo. El robot se puede manejar a control remoto
y puede desplazarse sin problema por toda la casa. Los botones ajustan el ángulo de la

cámara digital.
Una ventaja de este robot es que además de cuidar el hogar sirve de decoración porque
cuando está quieto parece una lámpara que brilla en colores azul, rojo y verde.
Roborior es perfecto para las personas que están trabajando y necesitan vigilar a sus
hijos, familiares o hasta sus mascotas.
2.2.4. Ocio y entretenimiento
Uno de los campos con mayor potencial de crecimiento en el sector de robots de servi-
cios es el de la educación y el del entretenimiento. El interés en estas aplicaciones es tan
grande que ha dado lugar a un nuevo término anglosajón: edutainment.
Sus aplicaciones potenciales son enormes: cuidado y vigilancia de niños, revisión de
deberes escolares, juegos educativos, consultas didácticas, juego con `mascotas', etc. En
este último caso, la movilidad del robot no es lo más decisivo, pero sí su aspecto y realismo
de actuación.
Un ejemplo destacado de este tipo de robots son las diferentes mascotas: perros, gatos,
loros, focas. Sus ventas han sobrepasado todas las expectativas, como es el caso del perro
AIBO de Sony. Los modelos más recientes cuentan con sistemas de reconocimiento de voz,
caras y signos, y tienen comportamiento emocional (tristeza, euforia, etc.).
2.2.4.2. Características principales
Un robot orientado al entretenimiento, es aquel que de forma semiautomática o to-
talmente automática proyecta actividades en benecio y el bienestar hacia los humanos.
De manera que se puede armar que las características más importantes de estos robots
pueden ser:
Movilidad:
Permite al robot moverse libremente en el entorno común, emulando el comporta-
miento de los humanos. Para ello el robot debe estar provisto de un sistema de propulsión
basado en ruedas, orugas, patas, etcétera, o una combinación de éstas.
Manipulabilidad:
La capacidad de manipular el robot por parte de aquellos que interactúen con el,
el robot debe ser capaz de proporcionar una sensación naturalidad y fácil manejo para
cumplir los objetivos de ocio y diversión para los cuales ha sido diseñado.
Percepción:

Deben estar provistos de un sistema sensorial, que interprete en lo posible el entorno de
los humanos. La obtención de la información visual, espacial, táctil, etc., debe producirse
de forma rápida y precisa.
Inteligencia:
Los robots deben estar provistos de un índice de inteligencia apropiado a sus objetivos.
Su comportamiento debe estar basado en habilidades de todo tipo: motrices, afectivas,
autoaprendizaje, etc. La toma de decisiones en línea, el control por impulsos (reactivo) y
la planicación mejoras que permiten una mejor relación maquina humano.
Interfase amigable:
La interacción con el robot y su programación deben ser muy amigables a través de
interfaces grácas o por voz. Deben ser excluidos todos los tecnicismos posibles, con el
objeto de convertir al robot en un dispositivo común y, si es posible, gobernado a distancia
de forma sencilla e intuitiva mediante voz o gestos.
Relativamente de bajo coste:
El éxito de los robots dedicados al ocio y al entretenimiento depende en gran medida
a su precio, sin embargo, no siempre es así, y algunos robots el coste es mas comparable
a un electrodoméstico de gama alta.
2.2.4.3. Ejemplos de robots de ocio y entretenimiento
AIBO
El robot de entretenimiento AIBO de Sony, modelo ERS-7M3, destaca en su última
versión por el programa AIBO MIND 3, que permite ayudar al compañero cuadrúpedo a
ejecutar una gran variedad de trucos nuevos.
AIBO desde sus inicios hasta la ultima versión a mejorado en la programación al au-
mentar el vocabulario a más de 1.000 palabras en inglés para comunicarse mejor con su
propietario, además de reconocer, muchas palabras y frases en español. Asimismo, ahora
tiene memoria a corto plazo que le permite crear un mapa provisional de los objetos y
personas que lo rodean y puede leer noticias disponibles en Internet mediante servicios de
RSS (Really Simple Syndication).
AIBO MIND 3 es un programa que permite a AIBO responder y expresarse verbal-
mente con su propietario a través de su nuevo vocabulario de más de 1,000 palabras
en inglés. AIBO en sus últimas actualizaciones puede reconocer aproximadamente 30 pa-
labras y frases en español, incluyendo comandos como `siéntate', `ven aquí' y `buen perro'.
El nuevo programa permite hacer posibles acciones y movimientos similares a los de
mascotas reales y un lenguaje corporal más natural, mientras que las funciones para crear
un mapa, permiten a la memoria a corto plazo de AIBO `recordar' de forma más rápida

la ubicación de su Energy Station (zona de recarga de baterías), caras, paredes, lugares y
juguetes favoritos. Asimismo, el robot se pone a bailar cuando detecta automáticamente
el ritmo de la música, incluso con la canción favorita de su propietario.
Figura 2.27: Robot Aibo de Sony
Los propietarios pueden supervisar y controlar manualmente muchas de las acciones
de AIBO directamente desde la computadora, por ejemplo, la función AIBO MIND Sco-
pe permite al propietario ver los objetos que AIBO ve, descubrir sus emociones y saber
cuando ha reconocido a una persona.
La función AIBO Net News permite que el robot lea las noticias o el estado del tiempo
a su propietario, ya sea de un servicio RSS o de muchas de las páginas de Internet más
populares. Por su parte, con AIBO Diary, el robot de entretenimiento puede tomar fotos
y añadir notas de sus actividades diarias a su diario, el cual puede ser compartido con
familiares y amigos con sólo cargar la información en un sitio blog.
AIBO dispone de varios modelos en diferentes colores, como el color champaña, modelo
ERS-7M3/T, que se vende entorno a los 2.100 dólares, mientras que las versiones en blanco
perla y negro perla, modelos ERS-7M3/W y ERS-7M3/B, respectivamente, se venden por
aproximadamente 2.000 dólares.
QRIO
QRIO el robot de entretenimiento Sony, es un robot bípedo que constituye un gran
avance en la robótica móvil gracias a los grandes avances en mecánica y programación que
pueden verse desarrollados en el, aunque no se comercializa, QRIO permite interactuar
con el usuario, siendo un gran compañero de juegos.
QRIO es capaz de caminar por dos pies y bailar enérgicamente. Para hacer sus bra-
zos y piernas fuerte, y con todo capaz moverse uidamente, era necesario desarrollar un

completamente nuevo conjunto. La comprensión de este Actuador servo inteligente (ISA)
lo hizo posible desarrollar un robot con el diseño de cuerpo compacto que podía cambiar
de lugar su cuerpo suavemente y enérgicamente.
QRIO se mueve en cualquier supercie normal. Está equipado con una cámara y la
habilidad analizar las ideas que ve. Nota caras y identica quién son. Puede aprender las
caras de las personas a quienes sólo conoció ni siquiera. Y responde a personas especícas
por separado, añadiendo a la diversión.
Figura 2.28: Robot Qrio de Sony
QRIO reconoce su voz. Puede determinar quién estar hablando analizando los sonidos
que escucha con sus micrófonos incorporados. Grite hacia él, y si lo conoce, lo notará y
responderá. Si no lo conoce pero piensa que sí por error, usted puede enseñarle su voz y
lo recordará. En el futuro, usando esta habilidad podría poder distinguir las voces de las
personas sobre un teléfono móvil, por ejemplo.
Fue diseñado para comprender palabras habladas. Los siete micrófonos en su cabeza
identican la voz de una persona y la dirección de la que está hablando. Sabe decenas de
miles de palabras, pero también puede aprender nuevos tonos.
También puede tener una conversación entretenida con el usuario. Analiza las pala-
bras habladas usando su tecnología de reconocimiento de voz, y responde en sus propias
palabras. Preguntará qué clase de cosas le gustan al usuario y las recordará. Cuanta más
información tiene, será más completo y natural en las futuras conversaciones con el usua-
rio.

Cuando escucha las cosas que le gustan al usuario, llegará entablar una conversación.
QRIO tiene sus propias emociones y las expresa de varias maneras, como a través de sus
movimientos, las acciones, los sonidos o los colores.
Necoro
Necoro es un gato que salio en 2001 por la compañía Omron. Siente las caricias de sus
amos mostrando gestos de agradecimiento como los de un gato real, también destaca por
su pelaje, el cual es casi igual al de un gato. El coste de Necoro de unos 185.000 Yenes,
es decir unos 1530 dólares aproximadamente.
Figura 2.29: Necoro robot gato de Omron
Robosapien
Robosapien es un robusto humanoide de unos 30 centímetros aproximadamente de
alto. Este robot de entretenimiento se compone de un gran movilidad la cual puede se
controlada a través de un mando a distancia, además lanza y baila. Completamente pro-
gramable a través del mando a distancia ergonómico, tiene alrededor de 60 funciones
incorporadas para los movimientos rápidos y exibles.
Figura 2.30: Robosapien
Robosapien también destaca por su precio, unos 80 euros aproximadamente, y posi-
blemente sea el primer robot humanoide comercial que se encuentre en estos momentos
en el mercado.

Lullabub Cot Rocker
Lullabub Cot Rocker es un robot que permite mecer la cuna, si es necesario durante
24 horas. El robot se compone de unos soportes para las patas de la cuna que provocan
un suave balanceo, que imita el que los padres realizan para que el bebé quede profun-
damente dormido. Se puede seleccionar el tiempo de funcionamiento, la intensidad y el
ritmo, e incluso incluye deferentes modos para mecer, hasta el punto de llegar a simular
movimientos como el de los coches de una feria.
Figura 2.31: Lullabub Cot Rocker robot mecedor de cunas
Furby
Furby es juguete electrónico fabricado por Tiger Electronics. Este robot de entreteni-
miento es un juguete interactivo, electrónico, recomendado para niños con edad mínima
de 5 años.
Es la mascota ideal para que el niño aprenda conceptos como: responsabilidad, respeto
por la naturaleza, relación con sus semejantes y con otros seres vivos, conceptos básicos
para el aprendizaje de otras lenguas, coordinación del gesto, sentido del ritmo, asociación
de sonidos y gestos, desarrollo de la imaginación creativa y pedagógica.
Figura 2.32: Furby juguete electrónico de Tiger Electronics

La atracción principal que ofrece es su aparente `inteligencia' y capacidad de aprendiza-
je al mejorar sus facultades para hablar. También puede comunicarse vía un puerto infrarrojo.
Los Furbys empiezan hablando únicamente en Furbish, un idioma compuesto de pocas
palabras, sílabas simples y sonidos varios, pero está programado para hablar cada vez
menos Furbish y más español (o el idioma del país de origen) a medida que 'crece'.
Un Furby mide aproximadamente 15 centímetros. Un único motor se utiliza para ge-
nerar todos los movimientos del juguete (mediante un ingenioso sistema de engranajes),
mientras que una placa de circuito impreso controla el motor, las respuestas a los estímu-
los externos y la limitada interactividad. El procesador central del Furby es desconocido.
La lista de los sensores externos (y por tanto los estímulos que podemos hacer llegar
al Furby) incluye: emisor y receptor de infrarrojos, detector de inversión (Furby boca
abajo), lengua (pulsación al darle de comer), espalda y barriga (pulsadores de presión) y
micrófono simple (para escuchar ruidos).
2.2.5. Servicios de comunidad
2.2.5.1. Limpieza
En el apartado de robots de servicios a infraestructuras y equipos, la aplicación de lim-
pieza es una de las más demandadas. La limpieza de grandes supercies interiores (hiper-
mercados, metro, aeropuertos, ferias) se efectúa con robots móviles autónomos equipados
con las herramientas de limpieza necesarias y con el mapa del local. Normalmente, por
razones de seguridad la limpieza se efectúa cuando el establecimiento esta cerrado y vacío.
No obstante, algunos robots funcionan en entornos con personas por lo que requieren unas
medidas de seguridad muy altas.
Dado que los sistemas GPS no son aplicables a interiores, es necesario desarrollar otros
caminos para la solución del problema SLAM (Simultaneous Localization and Mapping).
Las soluciones más exitosas están basadas en técnicas de memorización y probabilísticas,
fundamentadas por lo tanto en el Filtro de Bayes. Un ejemplo de este tipo de robots
son los robots móviles recientemente introducidos en Alemania en algunas cadenas de
supermercados. Para su funcionamiento, lo único que necesitan es realizar un tour para
aprender el mapa de la supercie.
Figura 2.33: Robot limpiador)

En el caso de la limpieza de grandes supercies de gran valor añadido, es obligado ci-
tar los ejemplos de los robots de limpieza exterior de los aviones. Con su ayuda el tiempo
de limpieza se reduce a la mitad. Uno de estos robots es de más de 15 metros de alcance y
tiene 11 GDL, integrando sensores de localización 3D, sensores táctiles, modelado 3D de
supercies y pregeneración automáticas de trayectorias. Sin embargo, dado que el precio
del robot es muy elevado, sus ventas son muy limitadas.
Otra alternativa para el mismo problema ha sido desarrollada por algunas compañías
áreas. En este caso se han empleado múltiples robots manipuladores convencionales si-
tuados en raíles móviles, que permiten la limpieza de un Boeing 747 en un tiempo inferior
a cuatro horas.
2.2.5.2. Inspección y mantenimiento
Otra aplicación interesante relacionada con el mantenimiento de grandes infraestruc-
turas, es la de inspección de las mismas. La inspección de puentes de estructura metálica
u hormigón puede ser realizada con robots, algunos de ellos fabricados en España. Son
robots escaladores de 6 ó 5 GDL (grados de libertad) con estructura simétrica y con una
movilidad por el puente tipo oruga, encogiendo y estirando el cuerpo. De esta manera, el
robot recorre toda la supercie enviando a `tierra' la información que adquiere mediante
los sensores instalados en él: visión y láser.
Figura 2.34: Robot oruga (izquierda) y articulación de 2 GDL (derecha)
Alguno de estos robots permite analizar y clasicar las muestras de los puentes de
hormigón, con el n de poder efectuar un rápido y seguro control de calidad; otros robots
escaladores pueden inspeccionar la supercie de los tanques de almacenamiento de líquido,
las supercies de los reactores nucleares u otras estructuras similares.
2.2.5.3. Robots manipuladores
Durante la época de la guerra fría, las investigaciones desarrolladas entorno a la ener-
gía nuclear, motivaron la aparición de los primeros tele-manipuladores destinados a la

manipulación de elementos radioactivos sin riesgo para el operario.
En la actualidad, los robots se continúan utilizando para la manipulación de probetas
y residuos radioactivos, habiéndose incorporado además a tareas de inspección y mante-
nimiento en instalaciones con contaminación radioactiva (centrales nucleares), así como a
tareas de intervención en caso de accidente (Three Milles Island 1976, Chernobil 1986).
Estos robots de intervención suelen consistir en un vehículo con mano remoto mediante
cable que lleva una o varias cámaras de televisión y un manipulador también tele-operado.
Asimismo, puede incorporar una serie de herramientas auxiliares adecuadas para poder
superar las tareas que se pretende lleve a cabo( elementos de corte, instrumentos de me-
dida, etc.). Similares a estos robots son los utilizados en tareas de rescate y seguridad
ciudadana (desactivación de explosivos por ejemplo).
Figura 2.35: Desactivador de explosivos
2.2.5.4. Robots sociales
Un ámbito de aplicación de gran relevancia, en el cual se continúa trabajando en el
desarrollo de nuevas técnicas de interacción hombre-máquina, es el de los robots destina-
dos a actuar como guías de museos o exposiciones o incluso como recepcionistas. A parte
de las técnicas propias de navegación y localización de este tipo de robots que suelen ser
móviles (problema SLAM ya mencionado), se está comenzando a dotarles de ciertas ca-
racterísticas que les permitan interaccionar y comunicarse efectivamente con las personas.
Para llevar a cabo la interacción con las personas que asisten a esas exhibiciones pú-
blicas, el robot debe localizar en primer lugar a la persona con la que va a interactuar.
En los robots desarrollados se han implementado mecanismos de localización de personas
(utilizando información tanto visual como procedente de otros sensores) realizando poste-
riormente un seguimiento de las mismas. Se requieren también técnicas de mapeo de los

grandes establecimientos y esquiva de obstáculos con láser con información para detectar
los invisibles para el láser.
En estos tipos de robot, es importante trabajar la comunicación explícita, mediante el
dominio del lenguaje verbal, tanto como la implícita, referente al lenguaje no verbal. Para
ello, se utilizan caras robóticas, brazos robóticos como medio de interacción y también
se buscó un aumento de la expresividad del robot. Dicha expresividad fue implementada
con el objetivo de que fuese un el reejo del estado interno del robot y del estado de la
interacción con el usuario. En función de las entradas de los sensores y del estado interno
del propio robot, un generador de expresiones selecciona el tipo y la velocidad de movi-
mientos que tiene que efectuar la cara mecánica implementada.
En general, la interfaz para la comunicación hombre-máquina estará formada, básica-
mente, de dos partes: una entrada multimodal y una salida multimedia o mecánica. Las
investigaciones relacionadas con la entrada multimodal abarcan el análisis de imágenes y
de video (visión), el análisis del habla (voz), el análisis de la escritura manual, etc. La
salida multimedia, por su parte, abarca la síntesis de voz, de imágenes, de grácos por
computador y de animación. Para una comunicación más efectiva se optaría por desarro-
llar una estructura mecánica en forma antropomórca u otros elementos mecánicos como
se verá más adelante en ejemplos.
Los canales de entrada implementados sobre el robot para facilitar la interacción han
sido en muchos casos bumpers, botones para la interacción, seguimiento de caras (a través
de una cámara en el ojo del robot), seguimiento del movimiento de las personas (a través
de un sensor láser) y entrada de voz.
Los canales de salida han sido voz sintética en Inglés, Francés, Alemán e Italiano, el
movimiento del propio robot (movimientos expresivos), iluminación de los cuatro botones
de entrada, expresiones faciales formadas utilizando los movimientos de los ojos y las cejas
y un display con una matriz de LEDs (capaz de mostrar las siguientes siete expresiones
básicas: tristeza, disgusto, alegría, enfado, sorpresa, miedo y calma), uso de iconos y ani-
maciones en una matriz de LEDs de uno de los ojos.
Figura 2.36: RoboX, el robot guía de la Swiss National Exhibition, Expo. 02

Podemos citar desarrollos en los que se ha buscado una apariencia antropomórca para
mejorar la interacción con los humanos, como es el caso del robot recepcionista, ASKA.
Los mecanismos de interacción que presenta este robot son un módulo de búsqueda de per-
sonas, reconocimiento de la dirección de la mirada del usuario, reconocimiento del habla,
sintetización de voz y módulos de control tanto de los gestos del cuerpo como de la cabeza.
Figura 2.37: Plataforma ISAC (izquierda) y robot humanoide ASKA (derecha)
Otra plataforma humanoide destinada a interaccionar con el hombre de una manera
natural es el robot llamado ISAC, Intelligent Soft-Arm Control. En los trabajos realiza-
dos se ha implementado una arquitectura software basada en agentes que se encargan
de controlar el estado del propio robot (hardware, comportamiento y tareas) y el estado
tanto físico como cognitivo del humano con el que están interaccionando, determinado
mediante las observaciones realizadas y las conversaciones mantenidas con el mismo. El
agente encargado del control del estado del humano detecta ciertos aspectos físicos de
éste (la cara, el habla, el movimiento o los gestos) y responde a los mismos enviando
señales como voz o gestos. En este punto siguen investigando acerca de nuevos sistemas
para monitorizar tanto el estado del robot como el de los humanos que interaccionan con él.
Uno de los desarrollos actuales para la consecución de un robot sociable es el realizado
en el MIT, Kismet, dentro del proyecto de Máquinas Sociables. Kismet no ha sido usado
para desarrollar ninguna tarea especíca. Fue diseñado para ser una criatura robótica
que pudiese interaccionar físicamente, afectivamente y socialmente con humanos con el
objetivo de aprender de ellos. Posee la infraestructura necesaria para ser capaz de evolu-
cionar desde un nivel de interacciones infantiles más destinadas a juegos, hasta alcanzar
un desarrollo social completo.
Figura 2.38: Kismet y expresiones faciales

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