1 definiciones evolucion_robotica_industrial

Robótica Industrial

Definiciones: Robótica Industrial. Robot Industrial

Evolución Histórica de la Robótica

Marco Singaña [email protected]

Twitter: @msingania

mailto:[email protected]

© 2014 Marco Singaña

Robótica Industrial

Robótica Industrial se define como una ciencia aplicada

que surge de la combinación de la tecnología de las

máquinas-herramienta y de la informática.

Una máquina-herramienta es una máquina que efectúa

cualquier trabajo manual, y la informática como la ciencia

del tratamiento automático y racional de la información.

Uniendo ambos conceptos, la robótica surge al automatizar

de manera racional las máquinas-herramienta, es decir al

permitir que un programa informático controle las

operaciones que antes realizaba un operario.


Existen ciertas dificultades a la hora de establecer una

definición formal de lo que es un robot industrial:

La primera de ellas surge de la diferencia conceptual entre el

mercado japonés y el euro-americano de lo que es un robot

y lo que es un manipulador:

Para los japoneses un robot industrial es cualquier

dispositivo mecánico dotado de articulaciones móviles

destinado a la manipulación.

En el mercado occidental es más restrictivo, exigiendo una

mayor complejidad, sobre todo en lo relativo al control.

Además, la evolución de la tecnología robótica ha ido

obligando a diferentes actualizaciones de su definición.

Definiciones de robot industrial


Hoy la palabra “robot industrial” tiene diferentes definiciones:

“Una máquina programable, de propósito general, que posee

ciertas características antropomórficas, es decir, con

características basadas en la figura humana1 ”

La característica antropomórfica más común en

nuestros días es la de un brazo mecánico, el cual

realiza diversas tareas industriales.

“Manipulador multifuncional reprogramable, capaz de mover

materias, piezas, herramientas, o dispositivos especiales,

según trayectorias variables, programadas para realizar

tareas diversas2”.

1Groover Mikell. “Automation, Production Systems and Computer Integrated Manufacturing” 2 RIA, Robotic Industry Association. Asociación de Industrias de Robótica. Es la definición más comúnmente aceptada




“Un manipulador multifuncional reprogramable con varios

grados de libertad, capaz de manipular materias, piezas,

herramientas o dispositivos especiales según trayectorias

variables, programadas para realizar tareas diversas3”.

En esta definición se incluye la necesidad de que el

robot tenga varios grados de libertad.

“…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 4”.

3 Organización Internacional para la Estandarización ISO_ISO 8373 4 IFR, International Federation of Robotics. Federación Internacional de Robótica



“Una máquina programable capaz de percibir y actuar en el

mundo con cierta autonomía, puede o no tener la apariencia

del ser humano5”

"Dispositivo automático que realiza funciones normalmente

adscritas a humanos o máquina con forma humana6“.

Esta última definición, no es la más acertada, ya que

un robot no necesariamente tiene que tener forma

humana. A pesar de que la imagen del robot como

una máquina a semejanza del ser humano, subyace

en el hombre desde hace muchos siglos, existiendo

diversas realizaciones con este fin.

5 Sucar Luis Enrique. Introducción a la Robótica. Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica. México, 2008 6 Webster Dictionary


En resumen:

“Un robot industrial a un dispositivo de maniobra destinado a

ser utilizado en la industria y dotado de uno o varios brazos,

fácilmente programable para cumplir operaciones diversas

con varios grados de libertad y destinado a sustituir la

actividad física del hombre en las tareas repetitivas,

monótonas, desagradables o peligrosas”.



Evolución histórica de la robótica

El concepto de máquinas automatizadas se remonta a la

antigüedad, con mitos de seres mecánicos vivientes. Los

autómatas, o máquinas semejantes a personas, ya

aparecían en los relojes de las iglesias medievales, y los

relojeros del siglo XVIII eran famosos por sus ingeniosas

criaturas mecánicas.

El control por realimentación, el desarrollo de herramientas

especializadas y la división del trabajo en tareas más

pequeñas que pudieran realizar obreros o máquinas fueron

ingredientes esenciales en la automatización de las fábricas

en el siglo XVIII.


A medida que mejoraba la tecnología, se desarrollaron

máquinas especializadas para tareas específicas; sin

embargo, ninguna de estas máquinas tenía la versatilidad del

brazo humano, y no podían alcanzar objetos alejados y

colocarlos en la posición deseada.

Los antiguos egipcios unieron brazos mecánicos a las

estatuas de sus dioses; estos brazos fueron operados por

sacerdotes, quienes decían que el movimiento de éstos era

inspiración de sus dioses. Los griegos construyeron estatuas

que operaban con sistemas hidráulicos, los cuales se

utilizaban para fascinar a los adoradores de los templos.




A continuación se realiza una descripción sobre la evolución

de la robótica:

~350 A.C.

Archytas de

Tarento

Diseña un sistema de madera suspendido de

un pivote, el cual rotaba con un surtidor de

agua o vapor, simulando el vuelo.



~200 A.C.

Ktesibios

En el siglo III A.C. el griego Ktesibios diseña un

reloj de agua, conocido como Clepsydra. La

idea de que un reloj de agua realice una función

automática fue propuesta por el filósofo Platón,

quien diseña un sistema de alarma basado en

una Clepsydra.


~50 A.C.

Herón de

Alejandría

de Tarento

Diseña un dispensador mecánico de Vino, un

Odómetro, y Autómatas




1352

Gallo de

Estrasburgo

Otro ejemplo relevante de la época fue el

Gallo de Estrasburgo que formaba parte del

reloj de la catedral de Estrasburgo y al dar las

horas movía el pico y las alas.



1495

Leonardo Da

Vinci

Desarrolla un caballero con armadura

medieval. Uno de los primeros autómatas

con forma completamente humana.

Crea un león automático en honor de Luis XII

que actúa en la entrada del Rey de Milán.



1738

Jacques

Vaucanson

A mediados del siglo XVII, Jacques Vaucanson

construyó un pato con aparato digestivo

transparente, formado por más de 400 partes

móviles, batía las alas, comía y realizaba la

digestión imitando al mínimo detalle el

comportamiento natural del ave.

También construyó varias muñecas mecánicas de

tamaño humano que ejecutaban piezas de

música: flautista, tamborilero.


1770

Jaques Droz

Jaques Droz y sus hijos Henri-Louis y

Jacques construyeron diversos muñecos

capaces de escribir, dibujar y tocar diversas

melodías en un órgano.




1769

W. Von

Kempelen

W. Von Kempelen, construyó muñecos

jugadores de ajedrez.

1801

J. Jacquard

J. Jacquard inventó su telar, que era una

máquina programable para la urdimbre.

Jacquard fue el primero en aplicar tarjetas

perforadas como soporte de un programa de

trabajo; es decir, eligiendo un conjunto de

tarjetas, se definía el tipo de tejido que se

desea realizar. Estas máquinas constituyeron

los primeros precedentes históricos de las

máquinas de control numérico.


1822

Charles

Babbage

Charles Babbage presentó un modelo a la que

llamó Máquina Diferencial en la Royal

Astronomical Society.


1805

H. Maillardet

H. Maillardet construyó una muñeca

mecánica capaz de hacer dibujos.



1921

Karel Capek

La palabra Robot (servidumbre, trabajo forzado

o esclavitud) apareció por primera vez en 1921

en la obra de teatro R.U.R. de Karel Capek.



1926

Fritz Lang

Se estrena la película “Metrópolis”, de Fritz Lang.

María es el primer robot que aparece en pantalla.



1936

Alan Turing

Alan Turing introduce un modelo formal de

computador denominado máquina de Turing.

En 1950 publicó Computing Machinery and

Intelligence, en la que se proponía el Test de

Turing.


1940

Isaac Asimov

Define las Leyes de la Robótica:

1. Un robot no puede hacer daño a un ser

humano o; por inacción, permitir que un ser

humano 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.




1946

George C.

Devol

El inventor americano George C. Devol

desarrolló un dispositivo controlador que podía

registrar señales eléctricas por medio

magnéticos y reproducirlas para accionar una

máquina mecánica. La patente se emitió

en1952.

1952

Instituto

Tecnológico

Massachusetts

El Instituto Tecnológico de Massachusetts

presentó una máquina prototipo de control

numérico, con un lenguaje de programación

de piezas denominado APT (Automatically

Programmed Tooling). Se desarrolló

posteriormente y se publicó en 1961.



1954

George C.

Devol

Joseph F.

Engelberger

George C. Devol, ingeniero norteamericano,

inventó el primer robot programable, llamado

"Dispositivo de transferencia articulada

programado”. Es el brazo primitivo que se podía

programar para realizar algunas tareas.

En 1961 fue emitida la patente y se comercializa

el Unimate, el primer robot industrial, creado a

partir del diseño de Devol.

En 1962, el primer Unimate fue instalado a

modo de prueba en una planta de la General

Motors para funciones de manipulación de

piezas y ensamblaje.



Devol y Engelberger fundarían más tarde

la primera compañía dedicada

expresamente a fabricar robots, Unimation

Inc. (Universal Automation)



1954

C.W. Kenward

El inventor británico C.W. Kenward solicitó

su patente para diseño de un robot. Patente

británica emitida en 1957.

(1954)

G Goertz

(1958)

D Bergsland

G Goertz (1954) y D Bergsland (1958)

investigan sobre manipuladores mecánicos a

control remoto (teleoperación) para el manejo

de material radiactivo. Se trata de un sistema

amo-esclavo (master-slave), en que el robot

reproduce de forma fiel y en tiempo real los

movimientos que un operador le transmite a

distancia



1955

J Denavit y

RS

Hartenberg

J Denavit y RS Hartenberg utilizan el

álgebra matricial para describir y representar

la geometría espacial de los elementos de

un robot.



1959

Planet

Corporation

Se introdujo el primer robot comercial por

Planet Corporation. Estaba controlado por

interruptores de finales de carrera.

1960 Se introdujo el primer robot de transmisión

hidráulica, „Unimate‟‟, basada en la

transferencia de articulaciones programada

de Devol. Utilizan los principios de control

numérico para el control de manipulador.


1962

H.A. Ernest

Tomovic y

Boni

H.A. Ernest publica el desarrollo de una mano

mecánica, MH-1, controlada por sensores

táctiles. Este modelo evolucionó adaptándole

una cámara de TV dentro del proyecto MAC.

También en 1962, Tomovic y Boni desarrollan

una mano con sensor de presión para

detección de objetos, proporcionando una señal

de realimentación al motor.




1966

Standford

Research

Institute

Un robot móvil llamado “Shakey‟‟ se desarrolló en

Standford Research Institute, estaba provisto de

una diversidad de sensores; así como una

cámara de visión y sensores táctiles, y podía

desplazarse por el suelo.



1968

HAL 9000

En una película del año 1968: “2001, Una

Odisea del Espacio”, aparece HAL 9000,

computador dotado de inteligencia encargado

de controlar las funciones de la nave.



1971

Standford

University

En esta Universidad se desarrolló el „Standford

Arm‟‟, un pequeño brazo robot de accionamiento

eléctrico, dotado de una cámara y controlado por

computador. Sobre este brazo se desarrolló un

experimento en el que el manipulador apilaba

bloques según determinados criterios.



1973

Víctor

Scheinman y

Bruce Simano

El SRI (Stanford Research Institute)

desarrolló el primer lenguaje de

programación de robots del tipo de

computadora para la investigación, con la

denominación WAVE.

En 1974 apareció el lenguaje AL.

Los dos lenguajes se unificaron

posteriormente en el lenguaje VAL

comercial para Unimation, desarrollado por

Víctor Scheinman y Bruce Simano.



1974

ASEA

ASEA introdujo el robot IRB6 de accionamiento

completamente eléctrico.

1974

Kawasaki

Kawasaki, bajo licencia de Unimation, instaló un

robot para soldadura por arco para estructuras

de motocicletas.

1974

Cincinnati

Milacron

La empresa Cincinnati Milacron introdujo el

robot T3 (The Tomorrow Tool), el primer robot

industrial con control por computadora. Este

manipulador podía levantar más de 100 libras y

seguir objetos móviles en una línea de montaje.



1975

Olivetti

El robot „Sigma‟‟ de Olivetti se utilizó en

operaciones de montaje, constituyéndose en

una de las primitivas aplicaciones de la robótica

en este tipo de aplicaciones.

1976

Remote

Center

Compliance

En los Laboratorios Charles Stark Draper Labs

en Estados Unidos, el Remote Center

Compliance (RCC) desarrolló un dispositivo

para la inserción de piezas en la línea de

montaje.


1978

Cincinnati

Milacron

El robot T3 de Cincinnati Milacron se adaptó y

programó para realizar operaciones de taladro y

circulación de materiales en componentes de

aviones, bajo el patrocinio de Air Force ICAM

(Integrated Computer - Aided Manufacturing).



1977

George

Lucas

La película de George Lucas “Star Wars” introduce

a los robots especializados con inteligencia artificial

C-3PO y R2-D2.

En películas posteriores, aparecen robots con

inteligencia artificial y en diferentes formas: Blade

Runner, Terminator, Inteligencia Artificial, Yo

Robot…




1978

Unimation

Unimation introdujo el robot PUMA (Programmable

Universal Machine for Assambly) para tareas de

montaje, basándose en diseños obtenidos en un

estudio de General Motors. Tenía la capacidad de

mover un objeto y colocarlo en cualquier orientación

en un lugar deseado que estuviera a su alcance.

El concepto básico multiarticulado del PUMA es la

base de la mayoría de los robots actuales.



1979

Universidad de

Yamanashi

En la Universidad de Yamanashi en Japón, se

desarrolló el robot tipo SCARA (Selective

Compliance Arm for Robotic Assambly) para

montaje. Varios robots SCARA comerciales

se introdujeron hacia 1981



1980

Universidad

de Rhode

Island

En la Universidad de Rhode Island, se expuso

un sistema robótico de captación de recipientes.

Con el empleo de visión de máquina el sistema

era capaz de captar piezas en orientaciones

aleatorias y posiciones fuera de un recipiente.

1981

Universidad

de

Carnegie-

Mellon

En la Universidad de Carnegie-Mellon, se

desarrolló un robot de impulsión directa.

Utilizaba motores eléctricos situados en las

articulaciones del manipulador sin las

transmisiones mecánicas habituales empleadas

en la mayoría de los robots.



1982

IBM

IBM introdujo el robot RS-1 para montaje. Es un

robot de estructura de caja que utiliza un brazo

constituido por tres dispositivos de deslizamiento

ortogonales. Para programar el robot se utilizó el

lenguaje AML, desarrollado por IBM.

1983

Westinghouse

Corp.

National

Science

Foundation

Se publica un informe de Westinghouse Corp.

bajo el patrocinio de National Science

Foundation sobre un sistema de montaje

programable adaptable (APAS), un proyecto

piloto para una línea de montaje automatizada

flexible con el empleo de robots.



1984 Se introduce el Robot 8. Para la operación de estos

robots, se desarrollaban programas utilizando gráficos

interactivos en una PC y luego se cargaban en éstos.

1989

R Brooks y

AM Flynn

Mobile

Robots

Group

Investigadores del MIT, R Brooks y AM Flynn,

publican en 1989 el artículo “Fast, cheap and out

of control: A Robot Invasion of the Solar

System”, que cambia la filosofía de construcción

de robots. Se trata de no hacer pocos robots,

grandes y caros; sino mas bien muchos robots,

pequeños y baratos.

Al mismo tiempo el Mobile Robots Group del MIT

desarrolla un robot hexápodo llamado Genghis



1996

D Barrett

C Campbell y

S Wilkinson

Aparece «RoboTuna» un robot diseñado por D

Barrett, del MIT, para estudio del movimiento

de especies marinas.

C Campbell y S Wilkinson fabrican

«gastrobot», un robot autopropulsado por

dióxido de carbono, obtenido de la digestión de

materia orgánica

Es liberado en Marte el robot «Sojourner», un

vehículo de 6 ruedas controlado desde la

Tierra, dotado de un sistema autónomo de

control que compensa los 10 min. que tarda la

orden en ser recibida en Marte.



Posteriormente los robots «Spirit « y

«Opportunity» han explorado con éxito la

superficie marciana, sobrepasando

ampliamente las previsiones más optimistas.



1999

Tiger

Electronics

LEGO

SONY

Tiger Electronics lanza, el robot «Furby», una

mascota mecánica que reacciona ante cambios

del entorno. Puede comunicarse mediante más

de 800 frases en su propio idioma, el “Furbish”, o

en otras lenguas.

LEGO lanza los robots Mindstorms, dentro del

programa Robotics Invention System.

SONY pone en el mercado el «AIBO», un robot

mascota canina.



2000

Honda

Honda lanza su última versión de robot androide, el

ASIMO (Advanced Step in Innovative Mobility), de

120 cm de altura y 43 Kg de peso, disponible en el

mercado.



2003 en

adelante

En los últimos años han sido diseñados otros

robots para tareas de limpieza doméstica, como

los robots móviles de iRobot, llamados «Scooba»

y «Roomba28».

En el terreno militar destacan robots

desarticuladores de explosivos como el

«PackBot» de iRobot29, o de vehículos de

conducción autónoma como el «r-gator30».



Los androides de tipo dinámico pasivo más

modernos como SIGMO, QRIO, ASIMO y HUBO

son capaces de caminar, entablar conversación

(con evidentes limitaciones) y realizar algunas

tareas simples



Robonaut; el robot humanoide de la NASA,

diseñado con extremidades inferiores con los

cuales podrá recorrer la EEI asistiendo a la

tripulación humana.



Nuevo Modelo de ASIMO (“Advanced Step in

Innovative Mobility” o Paso Avanzado en Movilidad

Innovadora). Pesa 50 kilos, estructura de aleación

de magnesio, resina plástica y otros materiales.

Funciona con batería recargable de litio con una

autonomía de 40 minutos.

1 definiciones evolucion_robotica_industrial

Documents