Introducción a la robótica

Facultad de Ingeniería en Ciencias Aplicadas
Carrera de Ingeniería Industrial
Robótica
Alvaro Fuentes
INTRODUCCIÓN A LA
ROBÓTICA
Alvaro Fuentes
03.05.2013

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¿QUÉ CONOCEN DE LA ROBÓTICA?
¿CÓMO NACIÓN LA ROBÓTICA?

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ROBÓTICA
 “Robot” escrito por Karel Capek en 1921.
 Una historia checa de ciencia ficción.

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ROSSUM’S UNIVERSAL ROBOTS
 Robots of the world! The power of man has fallen!
A new world has arisen: the Rule of the Robots¡

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 “It was in the year 1920 that old Rossum, the
great physiologist, who was then quite a young
scientist, took himself to this distant island for
the purpose of studying the ocean fauna, full
stop. On this occasion he attempted by chemical
synthesis to imitate the living matter known as
protoplasm until he suddenly discovered a
substance which behaved exactly like living
matter although its chemical composition was
different. That was in the year of 1932, exactly
four hundred forty years after the discovery of
America. Whew!”

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 “And then, Miss Glory, old Rossum wrote the following
among his chemical specimens: "Nature has found only one
method of organizing living matter. There is, however,
another method, more simple, flexible and rapid, which has
not yet occurred to nature at all. This second process by
which life can be developed was discovered by me today."
Now imagine him, Miss Glory, writing those wonderful
words over some colloidal mess that a dog wouldn't look at.
Imagine him sitting over a test tube, and thinking how the
whole tree of life would grow from it, how all animals would
proceed from it, beginning with some sort of beetle and
ending with a man. A man of different substance from us.”

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 “Now, the thing was how to get the life out of the test
tubes, and hasten development and form organs, bones and
nerves, and so on, and find such substances as catalytics,
enzymes, hormones, and so forth, in short!–– you
understand?”
 “Never mind. You see with the help of his tinctures he
could make whatever he wanted. He could have produced a
Medusa with the brain of a Socrates or a worm fifty yards
long. But being without a grain of humor, he took it into his
head to make a vertebrate or perhaps a man. This artificial
living matter of his had a raging thirst for life. It didn't
mind being sewn or mixed together. That couldn't be done
with natural albumen. And that's how he set about it.”

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 “About imitating nature. First of all he tried making an
artificial dog. That took him several years and resulted in a
sort of stunted calf which died in a few days. I'll show it to
you in the museum. And then old Rossum started on the
manufacture of man”

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ENTONCES CUANDO NACIÓ LA
ROBÓTICA?

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REVISANDO LA HISTORIA (I)
esculturas animadas
egipcias (2000 a.C)
Reloj, Piazza San Marco, Italia (s.
XV)

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REVISANDO LA HISTORIA (II)
Relojes, cajas
de música
(s. XVII-XVIII).

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REVISANDO LA HISTORIA (III)
Mecanismos coordinados.
Ej. bailarinas, acróbatas.
Mecanismos especializados.
Ej. dibujantes, músicos, escritores.
Autómatas (siglo XVIII).

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REVISANDO LA HISTORIA (IV)
La cibernética (años 50)
 Tortugas de Grey Walter
(1950's).
 Burden Neurological Institute
(UK)
 8 tortugas
 Un foto-tubo como ojo
 Comportamientos tropistas:
 Baile alrededor de una luz
 Recarga al detectar descarga

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REVISANDO LA HISTORIA (V)
 La electrónica (años 60)
 Johns Hopkins
University (USA)
 Transistores
 Centrado con sonar
 Brazo de recarga
 Células fotoeléctricas
(enchufes negros)
 Tarea: patrullar pasillos

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REVISANDO LA HISTORIA (VI)
 Los ordenadores (años 70)
Shakey
 Stanford University (USA)
 Ordenador externo
planificación
 Ordenador interno control
 Cámara de TV
 Encuentra objetos regulares
 Entorno altamente controlado
 Tarea: planificar movimientos

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REVISANDO LA HISTORIA (VII)
 Los ordenadores
empotrados (años 80)
 Stanford University
(USA)
 Dos cámaras de TV
 Reconstrucción 3D
limitada
 Ordenador empotrado
 Entorno estructurado:
 Reconoce objetos regulares
 Tarea: navegación
 Muy lento (30 m  5 h)

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REVISANDO LA HISTORIA (VIII)
 Navegación en entornos
reales
 Spirit, Opportunity
 “Cuerpo”: Protege los “órganos
vitales”
 “Cerebros”: Ordenadores para
procesar la información
 Controles de temperatura:
Calentadores internos, capa de
aislamiento, etc.
 Un “cuello y cabeza”: Un poste
para las cámaras que dan al robot
una vista a escala humana
 “Ojos” y otros sentidos: cámaras e
instrumentos que dan
información del entorno
 Brazo: Extensión del alcance
 Ruedas y “piernas”: Dotan de
movilidad
 Energía: Baterías y paneles
solares
 Comunicaciones: Antenas para
“hablar” y “escuchar”

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REVISANDO LA HISTORIA (IX)
 El futuro
 2005 manejo de mapas 3D
 2010 Robots controlados
con técnicas de IA
 2020 Robots de propósito
general
 2030 Primates robóticos
 Nanotecnología
 Interacción con humanos
 Aprendizaje, adaptación,
reconfiguración

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HISTORIA DE LA ROBÓTICA
 La palabra Robot proviene de la palabra
checa "robota" que significa "servidumbre" o
"labor forzada". La utilizó el novelista checo
Karel Capek en su libro "RUR Rossum's
Universal Robots" en el año 1921.
 La palabra Robótica también proviene de la
ciencia ficción, y apareció por primera vez en el
libro "Yo, Robot" del matemático y novelista
Isaac Asimov en el año de 1942.

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HISTORIA DE LA ROBÓTICA
El primer robot, según la época moderna fue
creado por Grey Walters, en la decada de los 40,
1942. Y lo llamó "Elsie la Tortuga" (Machina
speculatrix).
Robots were capable of phototaxis, by which they could
find their way to a recharging station when they ran low
on battery power.

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ÉTICA DE LA ROBÓTICA
 Issac Asimov
 En su relato Issac Asimov presenta las "tres
leyes de la robótica" a la que posteriormente
añade la "ley cero"
Estas leyes son:
 Ley Cero: Un robot no puede afectar a la
humanidad, o permitir que por su inacción la
humanidad resulte afectada.

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LEYES DE LA ROBÓTICA
1. Un robot no puede hacer daño a un ser
humano o, por omisión, permitir que un ser
humana sufra daño.
2. Un robot debe obedecer las órdenes dadas por
los seres humanos, excepto si estas órdenes
entrasen en conflicto con la Primera Ley.
3. Un robot debe proteger su propia existencia en
la medida en que esta protección no entre en
conflicto con la Primera o la Segunda Ley.

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¿QUÉ ES LA ROBÓTICA?
 Robótica: Técnica que aplica la informática al
diseño y empleo de aparatos que, en sustitución
de personas, realizan operaciones o trabajos, por
lo general en instalaciones industriales.

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¿QUÉ ES UN ROBOT?
 Según la DRAE: “Máquina o ingenio electrónico
programable, capaz de manipular objetos y realizar
operaciones antes reservadas solo a las personas.”
 “A robot is a reprogrammable, multifunctional
manipulator designed to move material, parts, tools,
or specialized devices through variable programmed
motions for the performance of a variety of tasks.”
(Robot Institute of America)

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CONCEPTO ALTERNATIVO DE UN ROBOT
 “A robot is a one-armed, blind idiot with limited
memory and which cannot speak, see, or hear.”

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¿QUÉ TAREAS PUEDE REALIZAR
UN ROBOT?

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TAREAS IDEALES
Pueden ser:
 Peligrosas
 Exploración en el espacio
 Limpieza de quimicos
 Dearmar bombas
 Limpieza de desastres
 Reetitivas
 Soldadura
 Recolección y transporte de objetos
 Fabricación de partes
 Alta precisión o alt velocidad
 Pruebas electrónicas
 Cirugía
 Mecanizado e precisión

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AUTOMATIZACIÓN VS. ROBÓTICA

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AUTOMATIZACIÓN VS. ROBOTS
 Automatización – Máquina diseñado para realizar una
tarea específica
 Embotelladora
 Lavavajillas
 Pulverizadora de pintura
 Robots – máquinas diseñadas para realizar una
variedad de tareas
 Brazos recolectores y posicionadores
 Robots móbiles
 Máquinas de control numérico computarizado
(Pueden ser mejor que un
robot, porque pueder ser
un diseño óptimo para
una tarea particular).

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DEBATE ACTUAL!!
LA ROBÓTICA TIENE VENTAJAS O
DESVENTAJAS???

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VENTAJAS DE LA ROBÓTICA
Robótica tiene muchas ventajas y algunas limitaciones.
Una de las mayores ventajas es la exactitud de los resultados.
Robótica está siendo utilizado en diversas industrias, como los automóviles,
medicamentos, electrodomésticos y varios más.
La Robótica también está desempeñando
un papel bastante importante en la
industria de la medicina.
Desde la preparación de las drogas a
realizar tareas sencillas en cirugía.
Realización de tareas difíciles para el
hombre.

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Los seres humanos trabajan en muchos lugares inadecuados y en malas
condiciones como las plantas químicas, etc. No siempre puede ser bueno
para los seres humanos.
Sin embargo, si estas responsabilidades son automatizados con
robots???
Por ultimo la robótica esta
sirviendo hoy en día
también como un
entretenimiento, por
ejemplo para escuchar
música o jugar a los
videojuegos,etc.
VENTAJAS DE LA ROBÓTICA

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El robot está específicamente
diseñado para sustituir una labor
humana y de esta manera
mejorarla o simplemente igualar
su capacidad.
La robótica puede crear más
empleos, también puede
quitarlos.
Actualmente se puede observar que el
desempleo por la sustitución
humana por robots ha sido mayor
que el empleo que esta ha creado.
Según la previsión de los
expertos, a largo plazo, el
número de las
actividades realizadas
por los robots
alcanzará el 80% de
todos los sectores de
la economía.
DESVENTAJAS DE LA ROBÓTICA

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TAREA
 Discutir sobre el debate de las ventajas y
desventajas de la robótica.
 Escribir en una hoja de papel sus puntos de
discusión.
 Presentar al frente de la clase sus conclusiones.

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TAREA PARA LA CASA
 Consultar sobre los tipos de tipos de robots
 Según:
 La forma
 Tipo de coordenadas que utilizan (Rectangulares, Polares,
cilindricas)

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DEFINICIÓN DE UN ROBOT
 Según la DRAE: “Máquina o ingenio electrónico programable,
capaz de manipular objetos y realizar operaciones antes
reservadas solo a las personas.”
 Según en Instituto de Robótica Americano: “A robot is a
reprogrammable, multifunctional manipulator designed to move
material, parts, tools, or specialized devices through variable
programmed motions for the performance of a variety of tasks.”
 Diccionario Merrian Webster: Máquina que se asemeja a los
humanos y desarrolla como ellos tareas como andar y hablar . Un
dispositivo que desarrolla de manera automática tareas
complicadas, a menudo de manera repetitiva. Un mecanismo
guiado por control automático.

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TIPOS DE ROBOTS SEGÚN EL COMITÉ
ESPAÑOL DE AUTOMÁTICA
 Aéreos
 Asistenciales
 Autónomos
 Caminantes
 Celulares
 Cooperantes
 De inspección
 De educación
 De entretenimiento
 Escaladores
 Espaciales
 De exteriores
 De servicio
 Flexibles
 Humanoides
 Manipuladores
 Marinos
 Biomédicos
 Móviles
 Paralelos
 Personales
 Submarinos
 Multirobots
 Telerobots
 Manipuladores móviles
 Mini y micro robots

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ROBOT Y LA INDUSTRIA
 Hasta finales de los años 80, los únicos robots
reales eran los dedicados a la manufactura de
productos y líneas de fabricación.
 El trabajo que realizan es el de manipular piezas
o herramientas.

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DEFINICIÓN DE ROBOT
INDUSTRIAL
 Según el Instituto de robótica de América (1979): Un robot
industrial es un manipulador multifuncional reprogramable,
capaz de mover materias, piezas, herramientas o dispositivos
especiales, según trayectorias variables, programadas para
realizar diversas tareas.
 Definición actual según ISO 8373:
 Robot manipulador industrial (ISO): Manipulador de 3 o más
ejes, con control automático reprogramable, multiaplicación,
móvil o no, destinado a ser utilizado en aplicaciones de
automatización industrial. Incluye el manipulador industrial
(sistema mecánico y accionadores) y al sistema de control
(software y hardware de control y potencia)

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ROBOT INDUSTRIAL (ISO)
 Reprogramable (ISO): Aquellos en los que los
movimientos programados o las funciona auxiliares pueden
cambiarse sin modificación física.
 Modificación física (ISO): Modificación de la estructura
mecánica o del sistema de control (se excluyen cambios en
los soportes de memoria: Disco, cinta, ROM, etc.)
 Debe tener al menos 3 ejes servocontrolados (sistemas de
posicionamiento de referencia y real) con realimentación.

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CLASIFICACIÓN DE LOS ROBOTS
 Depende de los criterios y características de
operación.

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ESTRUCTURA MECÁNICA DE UN ROBOT
 Eslabones
 Articulacioneses

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ESTRUCTURA MECÁNICA DE UN ROBOT

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