Robotica Y Aplicaciones

1. Introducción

A modo de introducción, debemos hacer referencia al origen de la palabra Robot, si bien desde la antigüedad se conocen ingenios mecánicos con formas más o menos humanas cuyo propósito fue proveer diversión en las cortes o llamar la atención de la gente, estos ingenios carecen de importancia desde el punto de vista tecnológico, precisamente por su destino.

El término Robot fue acuñado por el escritor checoslovaco Karel Kapek, fallecido en 1938, que adquirió fama mundial con su obra R.U.R en la que presenta al obrero moderno como un esclavo mecánico, es allí donde justamente emplea la palabra Robot, tomada del eslavo Robota, que significa trabajo. Es este aspecto que sí nos interesa y sobre el cual haremos algunas consideraciones.

Norber Winer, matemático norteamericano, que introdujo el término cibernética y su teoría, refiriéndose al mismo tema, expresó:

"Es una degradación para un ser humano encadenarlo a un remo y usarlo como fuente de energía; pero es casi igual degradación asignarle tareas puramente repetitivas en una fábrica, que exigen menos de una millonésima de su poder cerebral".

Es más sencillo organizar una fábrica que utiliza individualidades humanas aprovechando sólo una fracción trivial de su valía, que preparar un mundo en el que estos puedan alcanzar su plena dimensión.

La aplicación del Taylorismo ha traído como consecuencia no sólo condiciones particulares de consumo y cultura, sino también resulta ser el responsable de la creación de condiciones de trabajo repetitivas, monótonas, alienantes y degradantes para quien las efectúa.

No son pocos los intentos que se efectúan con el ánimo de modificar las condiciones de trabajo comentadas, estos intentos que describiremos rápidamente y que reciben denominaciones tan atractivas como:

"Rotación del trabajo" (Job-rotation) o "Ensanchamiento del trabajo" (Job-enlargement) consisten por ejemplo en que los trabajadores José, Pedro y Juan cumplan alternativamente los trabajos repetitivos X, Y y Z. Como podemos comprender se trata de una solución falsa, en la que operarios cumplen una serie de operaciones repetitivas, al final de las cuales deberán comenzar nuevamente. El "Trabajo enriquecido" (job-enrichement) agrega a la rotación ya descrita la ejecución de tareas no repetitivas, como por ejemplo el mantenimiento. Un ejemplo de este sistema en el que se han puesto grandes esperanzas, lo constituyeron las islas de montaje en la industria automotriz Sueca.

Los resultados obtenidos hasta el presente no justifican las expectativas iniciales. Hasta el momento sólo la Robotización del trabajo o Robótica aparece como el medio capaz de superar al Taylorismo mediante una revalorización de su filosofía, cuya racionalidad consiste en haber parcializado el trabajo, pero su irracionalidad se manifiesta en el último eslabón del proceso, constituido por el empleo de un ser "inteligente" en una operación estúpida.

La aplicación de los robots se enfoca prácticamente a cualquier tarea que el ser humano pueda realizar, abriéndose así el campo de investigación para la robótica. Las principales restricciones para la investigación de cómo realizar cierta tarea son el costo en dinero y tiempo y esto precisamente es lo que ha definido las áreas de investigación en la robótica. Debido a estas restricciones, las principales aplicaciones que se tienen actualmente son en manufactura y cuyo aumento esperado en productividad justifica la inversión. Es por ello que en nuestro trabajo nos centraremos en el estudio de la robótica industrial, principalmente.

2. La Robótica

La robótica es una área interdisciplinaria formada por la ingeniería mecánica, eléctrica, electrónica y sistemas computacionales. La mecánica comprende tres aspectos: diseño mecánico de la máquina, análisis estático y análisis dinámico. La microelectrónica le permite al robot trasmitir la información que se le entrega, coordinando impulsos eléctricos que hacen que el robot realice los movimientos requeridos por la tarea. La informática provee de los programas necesarios para lograr la coordinación mecánica requerida en los movimientos del robot, dar un cierto grado de inteligencia a la máquina, es decir adaptabilidad, autonomía y capacidad interpretativa y correctiva.

El término de robótica inteligente combina cierta destreza física de locomoción y manipulación, que caracteriza a lo que conocemos como robot, con habilidades de percepción y de razonamiento residentes en una computadora. La locomoción y manipulación están directamente relacionadas con los componentes mecánicos de un robot. La percepción está directamente relacionada con dispositivos que proporcionan información del medio ambiente (sensores); estos dispositivos pueden ser de tipo ultrasonido (radares), cámaras de visión, láseres, infrarrojos, por mencionar algunos. Los procesos de razonamiento seleccionan las acciones que se deben tomar para realizar cierta tarea encomendada. La habilidad de razonamiento permite el acoplamiento natural entre las habilidades de percepción y acción.

La robótica en la actualidad tiene dos ramas: una que trata con ambientes preparados (industriales) y la otra que trata con ambientes no estructurados y no predecibles (submarinos, catástrofes y el espacio). En algún tiempo se pensó erróneamente que se necesitaría de un gran desarrollo en sensado, percepción y razonamiento aún para robots industriales.

Actualmente, la robótica industrial se está extendiendo en muchos países, especialmente en Japón, debido exactamente a que se tiene disponibles el tiempo y el ambiente para preparar al robot en su tarea a realizar para practicarla y perfeccionarla, de tal forma que se pueda repetir muchas veces. El sensado se utiliza raramente para cubrir cosas ligeramente impredecibles. Sin embargo, lo del proceso anterior es suficiente dado que la planeación y preparación son las palabras claves en manufactura.

Los investigadores en robótica han tenido que enfocarse en ambientes no estructurados para poder justificar mucha de la investigación en sensado y habilidad de manejo que se ha hecho en la última década. Obviamente, el hombre puede hacer muchas más cosas que un robot, pero la pregunta continúa: si la robótica lo reemplazará o no.

Campos de aplicación de la robótica.

Teóricamente el uso de sistemas robóticos podría extenderse a casi todas las áreas imaginables en donde se necesite de la ejecución de tareas mecánicas, tareas hoy ejecutadas por el hombre o imposibles de ejecutar por él (por ej. una exploración sobre el terreno de la superficie marciana). Se entiende, en este contexto, que tarea mecánica es toda actividad que involucra presencia física y movimiento por parte de su ejecutor.

Pero al situarnos en el contexto real, en la práctica, nos damos cuenta de que existen factores que limitan el vuelo de nuestra imaginación, los que mencionaremos en el siguiente punto.

Algunos de los campos de aplicación actuales de la robótica son:

Investigación - Exploración.

En donde los robots presentan la ventaja de resistir mejor los medioambientes hostiles para el ser humano.

Entretenimiento.

Esta industria se favorece del uso de robots para recrear situaciones ficticias o posibles, haciendo uso de los llamados "efectos especiales".

Construcción.

Industria en que ya se registran proyectos que incluyen el uso de robots como ejecutores de tareas de dimensionamiento, transporte, montaje, entre otras.

Automatización Industrial.

Es el más relevante y de interés para nosotros. Corresponde al uso de robots en la industria a fin de mejorar, agilizar y aumentar la producción en los diferentes procesos.

Factores que limitan el desarrollo e implementación de sistemas robóticos.

Como mencionamos anteriormente, las aplicaciones de los sistemas robóticos podrían ser innumerables. Pero existen dos factores, fuertes y decisivos, que inhiben el crecimiento y desarrollo de esta tecnología. Estos a considerar son:

Limitaciones económicas.

Dado que la robótica es una disciplina de avanzada y en desarrollo, los costos asociados a ella son altísimos, puesto que se necesitan recursos no sólo para su construcción. Hay muchas áreas de investigación relacionadas que también son fuentes de costo, y hacen que en la actualidad un sistema robótico sea un producto carísimo y no masificado.

Limitaciones tecnológicas.

Un campo de investigación como la robótica está orientado a tratar de llevar a la práctica ideas que pueden haber sido concebidas hace ya mucho tiempo. Además del factor recursos, la concreción de dichas ideas dependerá de que se hayan encontrado o desarrollado los medios tecnológicos que la permitan.

3. Robótica y automatización

Son disciplinas surgidas en diferentes épocas. La robótica nace en décadas recientes para complementarse con la automatización, aportándole como elemento innovador cierto grado de inteligencia.

En el contexto industrial, la automatización es como una tecnología que está relacionada con el empleo de sistemas mecánicos, electrónicos y basados en la informática en la operación y control de la producción. Este concepto, para ser actualizado, debe incluir el uso de robots.

El robot industrial forma parte del progresivo desarrollo de la automatización industrial, favorecido notablemente por el avance de las técnicas de control por computadora, y contribuye de manera decisiva a la automatización en los procesos de fabricación de series de mediana y pequeña escala.

...