CapÃtulo 1 : Robótica
El estudio de la robótica se basa en una variedad de campos, incluidas las ciencias de la computación y la ingeniería. El estudio del diseño, la construcción, el funcionamiento y las aplicaciones de los robots se conoce como robótica. El objetivo de la robótica es crear dispositivos que puedan ser útiles y ayudar a los seres humanos. La robótica es un campo interdisciplinario que reúne una variedad de disciplinas, que incluyen, entre otras, ingeniería mecánica, ingeniería eléctrica, ingeniería de la información, mecatrónica, electrónica, bioingeniería, ingeniería informática, ingeniería de control, ingeniería de software y matemáticas.
La robótica es el estudio y desarrollo de robots diseñados para realizar tareas tradicionalmente realizadas por personas. Hay una variedad de contextos en los que los robots se pueden utilizar por una variedad de razones; Sin embargo, en el mundo actual, la mayoría de los robots se utilizan en entornos peligrosos (como la inspección de materiales radiactivos y la detección y desactivación de bombas), procesos de fabricación o lugares donde los humanos no pueden sobrevivir (por ejemplo, en el espacio, bajo el agua, a altas temperaturas, y en la limpieza y contención de materiales peligrosos y radiación). Los robots son capaces de adoptar cualquier forma imaginable; Sin embargo, algunos están diseñados para tener un aspecto humano. Se espera que esto ayude a la aceptabilidad de los robots en ciertas actividades replicativas que normalmente son llevadas a cabo por humanos. Estos robots se esfuerzan por imitar actividades humanas como caminar, levantar objetos, hablar, la cognición y cualquier otro comportamiento humano. Un número significativo de los robots de hoy en día obtienen su motivación de los fenómenos naturales, lo que ayuda a avanzar en el tema de la robótica bioinspirada.
El funcionamiento de ciertos robots depende de la intervención del operador, mientras que otros robots pueden realizar sus tareas de forma independiente. A pesar de que la idea de construir robots que sean capaces de operar por sí mismos ha existido desde la antigüedad, el siglo XX fue la primera vez que hubo un aumento significativo en el estudio de las capacidades de los robots, así como sus posibles aplicaciones. A lo largo de la historia, varios investigadores, inventores, ingenieros y técnicos han asumido repetidamente que los robots algún día podrían comportarse de manera similar a los humanos y realizar actividades de una manera análoga a cómo lo harían los humanos. La investigación, el diseño y la construcción de nuevos robots sirven a una variedad de objetivos prácticos, ya sea a nivel doméstico, económico o militar. La robótica es una disciplina que se está expandiendo a un ritmo acelerado en la actualidad como resultado de los continuos avances tecnológicos. La exploración de minas y naufragios, la desactivación de explosivos, la búsqueda de supervivientes en ruinas inestables y la localización de supervivientes en ruinas inestables son ejemplos de ocupaciones que los humanos no deberían hacer, pero que los robots están destinados a realizar. Como herramienta didáctica, la robótica también se puede utilizar en los campos de estudio STEM (ciencia, tecnología, ingeniería y matemáticas).
El término robot fue el origen del campo de estudio conocido como robótica.
que fue presentada al público por el escritor checo Karel Capek en su obra R.U.R.
(Rossum's Universal Robots), (Rossum's Universal Robots), Este fue lanzado al público en 1920.
donde presentó por primera vez la idea que más tarde se conocería como "Las Tres Leyes de la Robótica".
Sin embargo, la primera edición de "Liar!" se lanzó diez meses antes que "Runaround", cuando se publicó por primera vez.
Por lo tanto, la primera explicación es la que se utiliza con mayor frecuencia.
Norbert Wiener propuso las ideas de la cibernética en el año 1948. Estos principios son la base de la robótica práctica.
No fue hasta la segunda mitad del siglo XX que los robots totalmente autónomos hicieron su debut. En 1961, el Unimate, que fue el primer robot en ser comandado digitalmente y programable, se sometió a un proceso de fundición a presión para eliminar las piezas calientes de metal de la máquina y apilarlas. Los robots comerciales e industriales son comunes en el mundo actual y se utilizan para realizar tareas a un costo menor, con más precisión y con mayor confiabilidad que las personas. Además, se utilizan en ocupaciones que son demasiado sucias, demasiado peligrosas o demasiado aburridas para que las personas las hagan bien. Los robots tienen un uso generalizado en una variedad de campos, que incluyen, entre otros: minería, transporte, exploración de la tierra y el espacio, fabricación, ensamblaje y embalaje
Los robots vienen en una amplia variedad de formas y tamaños, y sus aplicaciones y configuraciones son tan variadas como las tareas que realizan. A pesar de que son muy diferentes entre sí en cuanto a sus aplicaciones y formularios, todos están construidos utilizando los mismos tres componentes fundamentales:
Cada tipo de robot tiene algún tipo de estructura mecanizada, como un marco, forma o figura desarrollada específicamente con el propósito de realizar una determinada función. Por ejemplo, las orugas se pueden usar en un robot que fue construido para atravesar terrenos con mucho lodo o lodo. El componente mecánico es principalmente la respuesta del creador para cumplir con el trabajo que se le dio y hacer frente a la física del mundo en el que se encuentra. La función dicta la forma en este caso.
Los componentes eléctricos de los robots proporcionan electricidad al equipo y rigen cómo se utiliza. Por ejemplo, el robot que se mueve sobre las huellas de la oruga necesitaría algún tipo de electricidad para hacer que las huellas del rastreador se muevan. Esta energía se suministra en forma de electricidad, que para funcionar correctamente debe pasar por un cable y derivarse de una batería, que juntas forman un circuito eléctrico fundamental. Incluso los dispositivos que obtienen la mayor parte de su energía de la gasolina todavía necesitan una corriente eléctrica para iniciar el proceso de combustión. Esta es la razón por la que la mayoría de los equipos que funcionan con gasolina, como los automóviles, utilizan baterías. Los componentes eléctricos de los robots se utilizan para el movimiento (a través de motores), la detección (donde los impulsos eléctricos se utilizan para monitorear cosas como el calor, el sonido, la ubicación y el estado de la energía) y la operación. Los motores son los componentes mecánicos que permiten que los robots se muevan (los robots necesitan cierto nivel de energía eléctrica suministrada a sus motores y sensores para activarse y realizar operaciones básicas)
Todos y cada uno de los robots incorporan algún grado de código informático programable. Un robot utilizará su software para determinar cuándo y cómo llevará a cabo una tarea. En el caso de la oruga, un robot que tiene que viajar sobre un camino fangoso puede tener la estructura mecánica adecuada y obtener la cantidad adecuada de energía de su batería, pero no iría a ninguna parte a menos que un software le indicara que se moviera. Es posible que un robot tenga un diseño mecánico y eléctrico excepcional, pero si su programa se crea incorrectamente, el rendimiento del robot sería extremadamente pobre. Los programas son el componente fundamental de un robot (o puede que no funcione en absoluto). Los programas robóticos se pueden dividir en tres categorías: control remoto, inteligencia artificial e híbridos. Un robot que está programado para operar por control remoto tiene una lista predeterminada de órdenes que solo llevará a cabo si recibe una señal de una fuente de control, que a menudo es una persona que opera el robot a través de un dispositivo de control remoto. Es posible que el campo de la automatización, y no la robótica, sea el más adecuado para aplicar el término "robótica" a equipos que son controlados en gran medida por órdenes humanas. Los robots que emplean inteligencia artificial son capaces de interactuar con su entorno por sí mismos, sin necesidad de una fuente de control externa. Estos robots también pueden usar la programación que ya tienen para decidir cómo responder a los elementos y desafíos con los que se encuentran. El término "híbrido" se refiere a un estilo de programación informática que incluye elementos tanto de inteligencia artificial como de control remoto.
Este tipo de categorización es cada vez más importante ya que cada vez hay más robots que se construyen para ciertos trabajos. Por ejemplo, la mayoría de los robots en el mercado hoy en día están destinados a tareas de ensamblaje, lo que puede dificultar su modificación para su uso en diferentes contextos. "Robots de montaje" es el nombre que se les da a estas máquinas. Para la soldadura por costura, algunos proveedores ofrecen sistemas de soldadura completos que incluyen el robot, también conocido como equipo de soldadura, así como instalaciones adicionales de manejo de materiales, como plataformas giratorias, etc. como una unidad integrada. Esto permite realizar la soldadura por costura. Este tipo de sistema robótico integrado se conoce como "robot de soldadura", a pesar de que la unidad manipuladora individual en su interior puede estar programada para realizar una amplia gama de trabajos. El término "robot de servicio pesado" se refiere a la categoría de máquinas que se desarrollaron expresamente con el propósito de mover y manipular objetos grandes.
Los siguientes son ejemplos de aplicaciones actuales y...
