Cual es la Investigacion historia de la robotica

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Figura 1.1.1 Telar de J. Jacquard

1. Historia de los robots

En casi todas las épocas y culturas, los hombres han intentado construir máquinas automáticas que faciliten su trabajo, hagan más cómoda su existencia, satisfagan su curiosidad y su afán de aprender e investigar, o simplemente les sirvan de entretenimiento. Ya en la antigua Grecia se construyeron ingenios de funcionamiento automático a los que llamaron autómatas; posteriormente en la Edad Media y en el Renacimiento se siguieron fabricando diversos autómatas, entre ellos el gallo de Estrasburgo (1230) y el león animado de Leonardo Da Vinci.

Durante los siglos XVII y XVIII se crearon ingenios mecánicos de mayor complejidad que tenían alguna de las características de los robots actuales; así por ejemplo Jacques de Vaucanson (1709-1782) construyó varios autómatas, uno de los más conocidos es un pato mecánico, que bebe, come, grazna, chapotea en el agua y digiere su comida “como un pato verdadero”; estos primeros autómatas estaban destinados fundamentalmente a ser exhibidos en las ferias y servir de entretenimiento en las Cortes y entre la nobleza.

Por esta época de finales del siglo XVIII y también a principios del XIX se desarrollaron algunas máquinas para empleo en la industria textil, entre las que ya había algún telar en el que mediante el uso de tarjetas perforadas se podía elegir el tipo de tela a tejer, este hito, constituyó uno de los primeros precedentes históricos de las máquinas programadas por control numérico (Figura 1.1.1). Un poco más tarde que en la industria textil, se incorporan los automatismos en las industrias mineras y metalúrgicas, es la época de las maquinas de vapor; James Watt (1736-1819) contribuyó decisivamente al desarrollo de estas máquinas e inventó el llamado regulador de Watt, que es un regulador centrifugo de acción proporcional; con él nació el concepto de realimentación y la regulación automática, que es una de las bases de los robots industriales actuales, pues entre otros elementos, incorporan diversos sensores y reguladores PID.

La palabra robot se empleó por primera vez en 1920 en una obra de teatro llamada "Robots Universales Rossum" escrita por el dramaturgo checo Karel Capek, se deriva de la palabra checa “robotnik” y significa, siervo, servidor o trabajador forzado. Es en el siglo XX cuando se empieza a hablar de robots y se produce el desarrollo de estos, que va ligado con el desarrollo de los microprocesadores.

Con el objetivo de diseñar una maquina flexible, adaptable al entorno y de fácil manejo, George Devol, pionero de la Robótica Industrial, patento en 1948, un manipulador programable que fue el germen del robot industrial.
En 1948 R.C. Goertz del Argonne National Laboratory desarrollo, con el objetivo de manipular elementos radioactivos sin riesgo para el operador, el primer tele manipulador. Este consistía en un dispositivo mecánico maestro-esclavo. El manipulador maestro, reproducía fielmente los movimientos de este. El operador además de poder observar a través de un grueso cristal el resultado de sus acciones, sentía a través del dispositivo maestro, las fuerzas que el esclavo ejercía sobre el entorno.

Años más tarde, en 1954, Goertz hizo uso de la tecnología electrónica y del servo control sustituyendo la transmisión mecánica por eléctrica y desarrollando

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Figura 1.1.2 Robot SCARA (4 ejes)

así el primer tele manipulador con servo control bilateral. Otro de los pioneros de la tele manipulación fue Ralph Mosher, ingeniero de la General Electric que en 1958 desarrollo un dispositivo denominado Handy-Man, consistente en dos brazos mecánicos tele operados mediante un maestro del tipo denominado exoesqueleto. Junto a la industria nuclear, a lo largo de los años sesenta la industria submarina comenzó a interesarse por el uso de los tele manipuladores, a este interés se sumó la industria espacial en los años setenta.

En 1956 Joseph F. Engelberger, director de ingeniería de la división aeroespacial de la empresa Manning Maxwell y Moore en Stanford, Connecticut. Juntos Devol y Engelberger comenzaron a trabajar en la utilización industrial de sus máquinas, fundando la Consolidated Controls Corporation, que más tarde se convierte en Unimation(Universal Automation), e instalando su primera maquina Unimate (1960), en la fábrica de General Motors de Trenton, Nueva Jersey, en una aplicación de fundición por inyección.

En 1968 J.F. Engelberger visito Japón y poco más tarde se firmaron acuerdos con Kawasaki para la construcción de robots tipo Unimate. El crecimiento de la robótica en Japón aventaja en breve a los Estados Unidos gracias a Nissan, que formo la primera asociación robótica del mundo, la Asociación de Robótica industrial de Japón (JIRA) en 1972. Dos años más tarde se formó el Instituto de Robótica de América (RIA), que en 1984 cambio su nombre por el de Asociación de Industrias Robóticas, manteniendo las mismas siglas (RIA.
Por su parte Europa tuvo un despertar más tardío. En 1973 la firma sueca ASEA construyo el primer robot con accionamiento totalmente eléctrico, en 1980 se fundó la Federación Internacional de Robótica con sede en Estocolmo Suecia.

La configuración de los primeros robots respondía a las denominadas configuraciones esférica y antropomórfica, de uso especialmente valido para la manipulación. En 1982, el profesor Makino de la Universidad Yamanashi de Japón, desarrolla el concepto de robot SCARA (Figura 1.1.2) que busca un robot con un número reducido en grados de libertad (3 o 4), un coste limitado y una configuración orientada al ensamblado de piezas.

Se pueden distinguir cinco fases relevantes en el desarrollo de la Robótica Industrial:

1. El laboratorio ARGONNE diseña, en 1950, manipuladores amo-esclavo para manejar material radioactivo.

2. Unimation, fundada en 1958 por Engelberger y hoy absorbida por Westinghouse, realiza los primeros proyectos de robots a principios de la década de los sesentas de nuestro siglo, instalando el primero en 1961 y posteriormente, en 1967, un conjunto de ellos en una factoría de general motors. Tres años después, se inicia la implantación de los robots en Europa, especialmente en el área de fabricación de automóviles. Japón comienza a implementar esta tecnología hasta 1968.

 3. Los laboratorios de la Universidad de Stanford y del MIT acometen, en 1970, la tarea de controlar un robot mediante computador.

4. En el año de 1975, la aplicación del microprocesador, transforma la imagen y las características del robot, hasta entonces grande y costoso.

5. A partir de 1980, el fuerte impulso en la investigación, por parte de las empresas fabricantes de robots, otros auxiliares y diversos departamentos de Universidades de todo el mundo, sobre la informática aplicada y la experimentación de los sensores, cada vez más perfeccionados, potencian la configuración del robot inteligente capaz de adaptarse al ambiente y tomar decisiones en tiempo real, adecuarlas para cada situación.

En esta fase que dura desde 1975 hasta 1980, la conjunción de los efectos de la revolución de la Microelectrónica y la revitalización de las empresas automovilísticas, produjo un crecimiento acumulativo del parque de robots, cercano al 25%. La evolución de los robots industriales desde sus principios ha sido vertiginosa. En poco más de 30 años las investigaciones y desarrollos sobre robótica industrial han permitido que los robots tomen posiciones en casi todas las áreas productivas y tipos de industria, en pequeñas o grandes fábricas, los robots pueden sustituir al hombre en aquellas áreas repetitivas y hostiles, adaptándose inmediatamente a los cambios de producción solicitados por la demanda variable.

Durante estos años, se sientan las bases de la robótica industrial, posteriormente irá aumentando el empleo y la sofisticación de los robots con el aumento de las prestaciones de los microprocesadores y las posibilidades de la informática. El auge de los robots, además de al desarrollo de la electrónica, se debe a la necesidad industrial de fabricar productos con variaciones en función de los gustos y necesidades de los clientes, lo cual ha hecho que las máquinas y dispositivos automáticos de fabricación específicos para fabricar un producto único, solo sean rentables para grandes series; con la robótica y la automatización flexible, se consiguen fabricar distintos productos de una misma familia, con pocos o ningún cambio estructural en las líneas de producción, pues estos sistemas se adaptan por programa a las condiciones variables de fabricación.

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Figura 1.2.1 constitución física de un robot

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Figura 1.2.2 Tipos de articulaciones

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Figura 1.2.3 Configuración cartesiana

1.2 Estructura mecánica de un robot

Un Robot está constituido por una serie de elementos o eslabones unidos mediante articulaciones que permiten un movimiento relativo entre cada dos eslabones consecutivos. La constitución física de la gran parte de los robots industriales guarda cierta similitud con la anatomía del brazo humano, es decir, que poseen ciertas características antropomórficas, por lo que en ocasiones a los distintos elementos que componen el robot se les denomina en términos como cuerpo, brazo, codo muñeca (Figura 1.2.1).

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