Robots Arquitectura De Maquinas.docx

Historia de los robots industriales Desde muchos años antes de que existiera la tecnología necesaria para la creación de robots, la humanidad ya soñaba con estos, prueba de ello fueron los escritos del visionario inventor Nikola Tesla, quien desde 1890 imaginaba máquinas que eran capaces de reemplazar a los humanos en varias tareas. Pero la palabra robot fue popularizada por el escritor Karel Capek, quien en 1921 estrenó su obra Rossum's Universal Robots, también conocida como R.U.R., el término tiene su raíz en el vocablo checo “Robota” cuya traducción es trabajo forzado, esclavo o servicio; en esta obra de ficción se emplea la expresión para designar a las máquinas que trabajan al servicio del hombre. Fue George Devol, pionero en la robótica industrial, quien elaboró el primer robot funcional en los términos que se conocen actualmente, en 1954 utilizó patentes electrónicas de inventos que había hecho con anterioridad para crear a Unimate, un dispositivo multifuncional que podía ser empleado en distintas tareas. En 1962 la primera de estas máquinas fue instalada en la línea de producción de General Motors, con la finalidad de ensamblar motores, convirtiéndose en la primera cadena de producción automatizada de la historia. A raíz del éxito que tuvo el Unimate, inventores de todo el mundo comenzaron a desarrollar tecnologías que permitieran mejorar la funcionalidad de los robots industriales, y su uso se extendió en todos los campos posibles: industrial, militar, espacial e incluso nuclear, en especial con la llegada de los autómatas a países como Japón, que es hoy pionero mundial en el perfeccionamiento de estos artilugios. La carrera espacial y la implementación de microprocesadores tuvieron gran influencia en el progreso del campo robótico, pues la necesidad de precisión al manejar ámbitos tan complicados animó a los científicos a crear mejores autómatas con grandes destrezas y mayor exactitud. El año 1980 es conocido como el primero de la “Era robótica”, pues la producción de estas máquinas aumentó un 80% en comparación con el año anterior y para 1987 se fundó la Federación Internacional de Robótica (IFR por sus siglas en inglés), cuyo propósito es promover la investigación, el desarrollo, el uso y la cooperación internacional de la robótica.

Definición de Robot Un robot es una entidad virtual o mecánica artificial. En la práctica, esto es por lo general un sistema electromecánico que normalmente es conducido por un programa de una computadora o por un circuito eléctrico. Este sistema electromecánico, por su apariencia o sus movimientos, ofrece la sensación de tener un propósito propio. La independencia creada en sus movimientos hace que sus acciones sean la razón de un estudio razonable y profundo en el área de la ciencia y tecnología.

Clasificación de los Robots según su cronología La que a continuación se presenta es la clasificación más común: 1ª Generación. Manipuladores. Son sistemas mecánicos multifuncionales con un sencillo sistema de control, bien manual, de secuencia fija o de secuencia variable. 2ª Generación. Robots de aprendizaje. Repiten una secuencia de movimientos que ha sido ejecutada previamente por un operador humano. El modo de hacerlo es a través de un dispositivo mecánico. El operador realiza los movimientos requeridos mientras el robot le sigue y los memoriza. 3ª Generación. Robots con control sensorizado. El controlador es una computadora que ejecuta las órdenes de un programa y las envía al manipulador para que realice los movimientos necesarios. 4ª Generación. Robots inteligentes. Son similares a los anteriores, pero además poseen sensores que envían información a la computadora de control sobre el estado del proceso. Esto permite una toma inteligente de decisiones y el control del proceso en tiempo real. La arquitectura, es definida por el tipo de configuración general del Robot, puede ser metamórfica. El concepto de metamorfismo, de reciente aparición, se ha introducido para incrementar la flexibilidad funcional de un Robot a través del cambio de su configuración por el propio Robot. El metamorfismo admite diversos niveles, desde los más elementales (cambio de herramienta o de efecto terminal), hasta los más complejos como el cambio o alteración de algunos de sus elementos o subsistemas estructurales. Los dispositivos y mecanismos que pueden agruparse bajo la denominación genérica del Robot, tal como se ha indicado, son muy diversos y es por tanto difícil establecer una clasificación coherente de los mismos que resista un análisis crítico y riguroso. La subdivisión de los Robots, con base en su arquitectura, se hace en los siguientes grupos: poliarticulados, móviles, androides, zoomórficos e híbridos.

Clasificación de los Robots según su arquitectura: 1. Poliarticulados: Es un grupo están los Robots de muy diversa forma y configuración cuya característica común es la de ser básicamente sedentarios (aunque excepcionalmente pueden ser guiados para efectuar desplazamientos limitados) y estar estructurados para mover sus elementos terminales en un determinado espacio de trabajo según uno o más sistemas de coordenadas y con un número limitado de grados de libertad. En este grupo se encuentran los manipuladores, los Robots industriales, los Robots cartesianos y se emplean cuando es preciso abarcar una zona de trabajo relativamente amplia o alargada, actuar sobre objetos con un plano de simetría vertical o reducir el espacio ocupado en el suelo. 2. Móviles Son Robots con gran capacidad de desplazamiento, basada en carros o plataformas y dotados de un sistema locomotor de tipo rodante. Siguen su camino por telemando o guiándose por la información recibida de su entorno a través de sus sensores. Estos Robots aseguran el transporte de piezas de un punto a otro de una cadena de fabricación. Guiados mediante pistas materializadas a través de la radiación electromagnética de circuitos empotrados en el suelo, o a través de bandas detectadas fotoeléctricamente, pueden incluso llegar a sortear obstáculos y están dotados de un nivel relativamente elevado de inteligencia. 3. Androides Son Robots que intentan reproducir total o parcialmente la forma y el comportamiento cinemática del ser humano. Actualmente los androides son todavía dispositivos muy poco evolucionados y sin utilidad práctica, y destinados, fundamentalmente, al estudio y experimentación. Uno de los aspectos más complejos de estos Robots, y sobre el que se centra la mayoría de los trabajos, es el de la locomoción bípeda. En este caso, el principal problema es controlar dinámica y coordinadamente en el tiempo real el proceso y mantener simultáneamente el equilibrio del Robot. 4. Zoomórficos Los Robots zoomórficos, que considerados en sentido no restrictivo podrían incluir también a los androides, constituyen una clase caracterizada principalmente por sus sistemas de locomoción que imitan a los diversos seres vivos. A pesar de la disparidad morfológica de sus posibles sistemas de locomoción es conveniente agrupar a los Robots zoomórficos en dos categorías principales: caminadores y no caminadores. El grupo de los Robots zoomórficos no caminadores está muy poco evolucionado. Los experimentados efectuados en Japón basados en segmentos cilíndricos biselados acoplados axialmente entre sí y dotados de un movimiento

relativo de rotación. Los Robots zoomórficos caminadores multípedos son muy numeroso y están siendo experimentados en diversos laboratorios con vistas al desarrollo posterior de verdaderos vehículos terrenos, piloteando o autónomos, capaces de evolucionar en superficies muy accidentadas. Las aplicaciones de estos Robots serán interesantes en el campo de la exploración espacial y en el estudio de los volcanes.

5. Híbridos corresponden a aquellos de difícil clasificación cuya estructura se sitúa en combinación con alguna de las anteriores ya expuestas, bien sea por conjunción o por yuxtaposición. Por ejemplo, un dispositivo segmentado articulado y con ruedas, es al mismo tiempo uno de los atributos de los Robots móviles y de los Robots zoomórficos. Tipos de Robots En la actualidad existe una gran variedad de robots con diferentes características, en este caso se menciona un resumen de cada uno de estos tipos de robots. 

Robot industrial de manipulación: Se podría considerar como una máquina autónoma la cual puede ser reprogramada para que pueda cumplir su función. Este tipo de robots tiene varias articulaciones o ejes que permite posicionar y orientar materiales en el espacio deseado, el movimiento se puede realizar en tres ejes (x,y,z). En el área de robótica industrial podemos encontrar algunos que se están fijos y otros que son móviles

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Robots de servicio: Actualmente se utilizan en el hogar para limpieza cuya función puede ser aspiración, barrenderos, limpiadores de piscinas y otros tipos diferentes de robots para especificaciones especiales en la limpieza del hogar. En esta categoría también se encuentran los robots de vigilancia y telepresencia como servicio a la comunidad.

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Robots de investigación: En las universidades son muy utilizados diferentes tipos de robots ya sea brazo articulado, móviles, humanoides, hexápodo, etc. Normalmente son empleados para realizar investigación en el área de inteligencia artificial sin alguna aplicación concreta pero también se dan casos en las cuales se realizan investigaciones especiales para la industria privada con aplicaciones concretas.

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Robots militares: Principalmente son acompañantes y guías de escuadrones militares en operaciones especiales. Son de diferentes tipos y características los cuales realizan maniobras como desactivación de bombas, estos pueden ser autónomos o manipulados por medio de control remoto, robots de carga y aviones para inspeccionar áreas, para este tipo

de tareas podemos encontrar especialmente los drones. El objetivo principal en este tipo de robots con fines militares es para implementarse en la búsqueda y rescate de personas. 

Robots médicos: Los podemos encontrar en las instituciones médicas, aunque ya es posible encontrarlos en nuestros hogares en los casos en que el paciente requiere un trato especial, principalmente se emplean en la cirugía donde se utilizan varios brazos robóticos de alta precisión para asistir al cirujano en las operaciones. También se pueden encontrar las prótesis que tienen un sistema de mando y es adaptado fácilmente al cuerpo, consiste en suplantar aquellos órganos o extremidades para un movimiento y funcionamiento correcto. Se podría considerar dentro de esta categoría algunos vehículos autónomos y máquinas para levantamiento de personas.

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Nano robots: La nanotecnología es un avance científico y tecnológico para varías ramas de investigación, en este caso tenemos robots que son insertados en el cuerpo humano para combatir diferentes enfermedades.

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Robots educacionales: Son empleados particularmente en escuelas en las cuales utilizan Lego Mindstorms, podemos encontrar diferentes categorías para el aprendizaje del alumno.

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Robots espaciales: Son utilizados en el espacio, como pueden ser los vehículos que se emplean en el planeta Marte. Tienen un diseño especial para funcionar en entornos o condiciones de baja gravedad.

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Juguetes robóticos: Actualmente podemos encontrar muchos tipos de juguetes con tecnología para perseguir o mostrar alguna acción, como por ejemplo el perro robot que te sigue a dónde vas y puedes interactuar con él, también podemos encontrar robots que realizan acciones que expresan alguna emoción a determinadas acciones realizadas por el ser humano. En esta categoría también se podrían considerar los drones.

Tipo de Robot Articulados Empleados principalmente en la robótica industrial, se proporciona un breve resumen de sus características principales, para más información da clic en el enlace ver más. 

Robot Antropomórficos: También conocido como manipulador de codo, consta de dos articulaciones, una para girar sobre un eje vertical y otra para elevar la articulación correspondiente a la elevación del hombro, dependiendo del sistema al que se emplea presenta dos o tres articulaciones de muñeca en el extremo del manipulador. Por lo general tienen 6 o más grados de libertad (DOF) más una muñeca que cuenta normalmente con 3 grados de libertad, el resto de las articulaciones correspondería al posicionamiento de la herramienta en espacio. Este tipo

de robot es principalmente utilizado en la industria para tareas pesadas y repetitivas. 

Robot Scara: Este robot tiene la ventaja de poder operar a gran velocidad en comparación con otros robots que tienen una mayor flexibilidad. Es empleado para ensamblaje, para aplicaciones que requieren movimientos rápidos, repetitivos y movimientos articulados de un punto a otro.

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Robot Delta: Es muy utilizado en impresiones 3D ya que presenta tres grados de libertad y cuenta con una gran velocidad, también es empleado en el área industrial para acomodar objetos o extraer con la limitación de peso del objeto (esto varía dependiendo de cada diseño, se debe verificar en la hoja de datos del proveedor). Tipos de Robots Moviles

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Robots con ruedas: Empleados para el transporte de materiales, mercancía y personas. Dependiendo de la construcción del robot se puede utilizar para diferentes propósitos, las ruedas implementadas permiten una gran movilidad con una alta eficiencia en relación de la distancia recorrida y el suministro de energía empleado. La desventaja para los robots con ruedas son las superficies irregulares.

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Robots orugas o con cadena: El robot oruga es normalmente utilizado para explorar áreas de difícil acceso, su peculiar estructura le permite moverse por terrenos irregulares. Para un movimiento en línea recta es muy eficiente, pero presenta una desventaja al realizar giros ya que su eficiencia es muy baja.

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Robot con patas o zoomórficos: Son diseñados en base a los animales terrestres. Aunque su movilidad es de muy baja eficiencia son capaces de adaptarse a la perfección en terrenos irregulares.

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Robots aéreos: Estos son autónomos, vuelan de forma no tripulada o por control remoto. Normalmente es utilizado en aplicaciones militares.

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Robots marinos o submarinos

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Robots humanoides o androides

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Robots manipuladores móviles

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Robots Transformers: Son robots que pueden cambiar su apariencia en otro tipo de forma, más que nada podemos identificarlos con la película de Transformers al convertirse en un automóvil. En la actualidad ya podemos observar robots que se transforman de coche a barco o de coche a helicóptero.

Tipos de Robots en Competencia Actualmente existen diferentes eventos que se están volviendo muy populares en varios países, las competencias de robots en diversas categorías. Una de las competencias más populares son las guerras de robots (war robots) para robots de tamaño grande, y para robots de menor tamaño se pueden encontrar categorías como robots velocistas y robots sumo. Mostraremos un breve resumen de lo que se realiza en cada competencia de acuerdo al tipo de robot y para más información puedes dar clic en ver más. 

Robot velocista: Es una competencia en la que los robots deben de seguir la pista marcada con una cinta de color, pasando varías pruebas propuestas como puentes y curvas que el trayecto implica, para que tu robot resulte ganador debe cumplir el trayecto en el menor tiempo posible.

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Robot sigue línea: A diferencia del robot velocista, en esta competencia se coloca una pista más compleja, conforme el robot avanza a determinadas marcas de la pista se le otorgan puntos, también se considera el tiempo si el robot completa la ruta.

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Robot laberinto: La prueba consiste en recorrer un laberinto para encontrar la salida u objeto dependiendo del reglamento marcado. El laberinto normalmente tiene paredes delimitadoras, pero se dan casos en que las secciones son dibujadas con una línea.

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Cowbots: En esta competencia se enfrentan dos robots que en una arena de combate.

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Robot sumo: En este estilo existen diferentes categorías, principalmente se lleva a cabo por dos robots que se enfrentan dentro de una zona delimitada, el propósito es sacar al rival de esta zona.

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Robot carrera de bípedos: Consiste en robots cuyo movimiento utiliza dos extremidades inferiores, estos compiten en una línea recta, siendo el ganador el primer robot que llegue a la meta del recorrido.

10 tendencias de robótica para 2019 1. Los robots con la habilidad de moverse se espera ganen terreno en 2019. Son ideales para aplicaciones potenciales en industrias que incluyen construcción, auxilio, vigilancia de desastres, alimentos y bebidas y otras industrias. Las empresas de ingeniería robótica como Agility Robotics y Boston Dynamics anunciaron los lanzamientos de sus innovaciones, algunos ejemplos son el robot Cassie, Handle, SpotMini y Atlas. 2. La innovación digital y la alfabetización de los consumidores en todo el mundo ha necesitado la creación de modelos de negocios eficientes llamados Robots As A Service (RAAS, por sus siglas en inglés), que permiten a las empresas que operan en industrias que abarcan desde manufactura hasta atención médica, completar tareas más grandes realizadas en un tiempo más corto a través de agentes virtuales. RAAS les permite a los clientes ahorrar en inversiones iniciales y gastos de operación incluso antes de incursionar en negocios altamente operativos. 3. El sector manufacturero no se queda atrás y ha enfatizado el uso del proceso automatizado; sin embargo, el sector manufacturero no es el único, los robots automatizados son la opción más viable para mejorar la eficiencia en la cadena de suministro actual, las operaciones de almacenamiento y otros procesos logísticos. Por otro lado, avances como el Internet industrial de las cosas (IIoT, por sus siglas en inglés) y las tecnologías de computación en la nube se han unido para ofrecer soluciones mucho más robustas a las industrias de usuarios finales a través del campo emergente de Cloud Robotics. 4. Por medio de la nube, los robots se benefician de las poderosas capacidades de servicios de cómputo y almacenamiento en los centros de datos. El tamaño del mercado de la robótica en la nube aumentará a 21.78 mil millones para el año 2022. 5. En lo que se refiere a industrias de usuarios finales, particularmente en economías emergentes, los cobots o robots colaborativos siguen siendo altamente confiables. Estas máquinas robóticas funcionan junto con sus contrapartes humanas para aumentar la eficiencia y mejorar la productividad general. El informe de investigación de mercado global de robots de Technavio predice la creciente adopción de cobots por parte de estas industrias como uno de los factores clave. 6. Al mismo tiempo, la educación y capacitación en las áreas de microcontroladores, robótica unificada, robótica industrial, informática, codificación, programación y otros campos es probable que aumente exponencialmente durante el próximo año debido a la creciente inclinación de los estudiantes hacia los cursos automáticos y basados en la tecnología.

7. Pese a los costos iniciales por el despliegue de robots industriales, los fabricantes utilizan los robots automatizados de próxima generación para controlar y personalizar su hardware, lo que permite a las empresas centrarse en controlar los costos mediante el uso de robots modulares o personalizados. Por ejemplo, la compañía HEBI con sede en Estados Unidos pretende hacer que los robots personalizados sean tan fáciles como Lego al presentar el Igor, un robot personalizado que se equilibra en dos ruedas, como un Segway. 8. La integración de Big Data con la robótica a menudo se utiliza para crear soluciones de automatización inteligentes mediante el aprendizaje automático, asimismo, permiten que el software de automatización de procesos robóticos realice procesos comerciales rutinarios de la misma manera que los humanos interactúan con las aplicaciones a través de una interfaz de usuario. 9. En relación con la visión artificial en 3D, ayudará a los robots a suministrar datos a la tecnología de Inteligencia Artificial (IA). Por ejemplo, la AI ha estado traduciendo la información visual obtenida de la visión 3D, lo que finalmente impulsó el crecimiento del mercado de la robótica 3D. Además, el movimiento Maker en las economías avanzadas del mundo ha fomentado el crecimiento de la robótica con tecnología 3D, alimentando aún más los sistemas de ingeniería robótica. 10. Con respecto a los drones, han ganado terreno en industrias con creciente ingeniería. Según Technavio, es probable que el mercado global de drones comerciales registre un aumento de más de 36 por ciento para 2022, debido a las crecientes inversiones.