[UNED] Robótica Tema 1

Este tema, además de ser breve, es básicamente introductorio, a continuación paso a poner lo más destacado de él:

En primer lugar en el punto 1.1 ANTECEDENTES HISTÓRICOS como ya lo dice el título nos hacen un breve resumen de estos:

• León mecánico. (L. Da Vinci, 1499)
• Hombre de palo. (J. Turiano, 1525)
• Flautista, tamborilero, pato, muñecas mecánicas de tamaño humano. (J. Vaucanson, 1738)
• Jugador de ajedrez. (W. Von Kempelen, 1769)
• Escriba, organista, dibujante. (Familia Droz, 1770)
• Telar cinta perforada. (Jacquard, 1801)
• Muñeca mecánica capaz de dibujar. (H. Maillardet, 1805)

También se nos menciona la etimología de la palabra robot, que fue usada por 1ª vez en el año 1921, cuando el escritor checo Karel Capek (1890-1938) estrena en el teatro nacional de Praga su obra Rossum's Universal Robot (R.U.R.). Su origen es la palabra eslava robota, que se refiere al trabajo realizado de manera forzada.
Fue el escritor americano de origen ruso Isaac Asimov (1920-1992) el máximo impulsor de la palabra robot. En octubre de 1945 publicó en la revista Galaxy Science Fiction una historia en la que por primera vez enunció sus tres leyes de la robótica.

1. Un robot no puede perjudicar a un ser humano, ni con su inacción permitir que un ser humano sufra daño.
2. Un robot ha de obedecer las órdenes recibidas de un ser humano, excepto si tales órdenes entran en conflicto con la primera ley.
3. Un robot debe de proteger su propia existencia mientras tal protección no entre en conflicto con la primera o segunda ley.

Se le atribuye a Asimov la creación del término robotics (robótica) y sin lugar a dudas, desde su obra literaria, ha contribuido decisivamente a la divulgación y difusión de la robótica.


1.2 ORIGEN Y DESARROLLO DE LA ROBÓTICA:
Aquí se nos cuenta como se pasa de los telemanipuladores a los robots, cuando se produce la sustitución del operador por un programa de ordenador que controle los movimientos del manipulador. Luego también se nos narra como fue George C. Devol el que sentó las bases de lo que hoy conocemos robot industrial moderno, funda con J.F. Engelberger Unimation (Universal Automation). Más tarde se empiezan a enunciar una serie de organizaciones que se fueron fundando y como Engelberger visitó Japón, firmo unos acuerdos con Kawasaki y desde entonces el crecimiento en Japón de la robótica aventajó rápidamente a los Estados Unidos, gracias a compañías como Nissan.
Al final se pone un poco rollo con lo que será al futuro y que si algún día los robots llegarán a ser como los de las novelas de Asimov, Capek o Harbou.

1.3 DEFINICIÓN Y CLASIFICACIÓN DEL ROBOT
(muy importante, suele caer)
La gran mayoría de las definiciones y clasificaciones de los robots existentes responde al robot ampliamente utilizado hasta la fecha, destinado a la fabricación flexible de series medias y que se conoce como robot industrial o robot de producción. Frente a estos, los robots especiales, también denominados de servicio, están aún en un estado de desarrollo incipiente, aunque es previsible un considerable desarrollo de estos últimos.

1.3.1 Definición de robot industrial
Es bastante difícil de establecer una definición formal de lo que es un robot industrial, en primer lugar existe un problema por la diferencia conceptual entre el mercado japonés y el euro-americano de lo que es un robot y de lo que es un manipulador. Los japoneses son menos restrictivos y establecen que cualquier dispositivo mecánico dotado de articulaciones móviles destinado a la manipulación es un robot, el mercado occidental es más restrictivo, exigiendo una mayor complejidad, sobre todo e lo referente al control.
Ya centrados en el caso occidental, no es fácil ponerse de acuerdo a la hora de establecer la definición formal, afectada además, por la constante evolución de la robótica, que ha ido obligando a diferentes actualizaciones de la definición.
La definición más comúnmente aceptada es posible que sea la de la Asociación de Industrias Robóticas (RIA), según la cual:

• Un robot industrial es un manipulador multifuncional reprogramable, capaz de mover materias, piezas, herramientas o dispositivos especiales, según trayectorias variables, programadas para realizar tareas diversas.

La anterior definición, ligeramente modificada, ha sido adoptada por la Organización Internacional de Estándares (ISO) que define robot industrial como:

• Manipulador multifuncional reprogramable con varios grados de libertad, capaz de manipular materias, piezas, herramientas o dispositivos especiales según trayectorias variables programadas para realizar tareas diversas.

Se incluye entonces la necesidad de que el robot tenga varios grados de libertad. Más completa es la definición establecida por la Asociación Francesa de Normalización (AFNOR) que define primero el manipulador y, basándose en esta, el robot:

• Manipulador: mecanismo formado generalmente por elementos en serie, articulados entre sí, destinado al agarre y desplazamiento de objetos. Es multifuncional y puede ser gobernado directamente por un operador humano o mediante dispositivo lógico.
• Robot: manipulador automático servocontrolado, reprogramable, polivalente, capaz de posicionar y orientar piezas, útiles o dispositivos especiales, siguiendo trayectorias variables reprogramables, para la ejecución de tareas variadas. Normalmente tiene la forma de uno o varios brazos terminados en una muñeca. Su unidad de control incluye un dispositivo de memoria y ocasionalmente de percepción del entorno. Normalmente su uso es el de realizar una tarea de manera cíclica, pudiéndose adaptar a otra sin cambios permanentes en su material.

Por último, la Federación Internacional de Robótica (IFR) en su informe técnico ISO/TR 83737 (septiembre 1988) distingue entre el robot industrial de manipulación y otros robots:

• Por robot industrial de manipulación se entiende a una máquina de manipulación automática, reprogramable y multifuncional con tres o más ejes que pueden posicionar y orientar materias, piezas, herramientas o dispositivos especiales para la ejecución de trabajos diversos en las diferentes etapas de la producción industrial, ya sea en una posición fija o en movimiento.

Se debe entender en esta definición que la reprogramabilidad y multifunción se consigue sin una modificación física del robot.

Común a todas las definiciones anteriores es la aceptación del robot como un brazo mecánico con capacidad de manipulación y que incorpora un control más o menos complejo. Un sistema robotizado, en cambio, es un concepto más amplio. Engloba todos aquellos dispositivos que realizan tareas de forma automática en sustitución de un ser humano y que pueden incorporar o no a uno o varios robots, siendo esto último lo más frecuente.

1.3.2 Clasificación del robot industrial
La IFR distingue entre cuatro tipos de robots:

• Robot secuencial.
• Robot de trayectoria controlable.
• Robot adaptativo.
• Robot telemanipulado.

Esta clasificación coincide en gran medida con la establecida por la Asociación Francesa de Robótica Industrial (AFRI). Más simple y específica es la clasificación de los robots según generaciones.

Clasificación de los robots según la AFRI:

• Tipo A: Manipulador con control manual o telemando.
• Tipo B: Manipulador automático con ciclos preajustados; regulación mediante fines de carrera o topes; control por PLC; accionamiento neumático, eléctrico o hidráulico.
• Tipo C: Robot programable con trayectoria continua o punto a punto. Carece de conocimientos sobre su entorno.
• Tipo D: Robot capaz de adquirir datos de su entorno, readaptando su tarea en función de estos.

Clasificación de los robots industriales en generaciones:

• 1ª Generación: Repite la tarea programada secuencialmente. No toma en cuenta posibles alteraciones de su entorno.
• 2ª Generación: Adquiere información limitada de su entorno y actúa en consecuencia. Puede localizar, clasificar (visión) y detectar esfuerzos y adaptar sus movimientos en consecuencia.
• 3ª Generación: Su programación se realiza mediante el empleo del lenguaje natural. Posee capacidad para la planificación automática de tareas.

1.3.3 Robots de servicio y teleoperados
En cuanto a los robots de servicio, se pueden definir como:

• Dispositivos electromecánicos móviles o estacionarios, dotados normalmente de uno o varios brazos mecánicos independientes, controlados por un programa de ordenador y que realizan tareas no industriales de servicio.

Esta definición engloba entre otros a los robots dedicados a cuidados médicos, educación, domésticos, uso en oficinas, intervención en ambientes peligrosos, aplicaciones espaciales, aplicaciones submarinas y agricultura. Sin embargo, esta definición excluye los telemanipuladores, pues estos no se mueven mediante el control de un programa de ordenador, sino que están directamente controlados por un operador humano.

Los robots teleoperados son definidos por la NASA (1978) como:

• Dispositivos robóticos con brazos manipuladores, sensores y cierto grado de movilidad, controlados remotamente por un operador humano de manera directa o a través de un ordenador.