Introducción a la robótica

I NTRODUCCIÓN A LA ROBÓTICA. – C APITULO 1.

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UNIVERSIDAD DE CHILE

FACULTAD DE CS. FS. Y M ATEMÁTICAS

DEPARTAMENTO DE I NGENIERÍA E LÉCTRICA

I NTRODUCCIÓN A LA ROBÓTICA

J. R UIZ DEL SOLAR

R. S ALAZAR

I NTRODUCCIÓN A LA ROBÓTICA. – C APITULO 1.

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DEFINICIONES BÁSICAS

¿QUÉ ES UN ROBOT?

“Es un dispositivo reprogramable y multifuncional diseñado para mover materiales,

piezas, herramientas o dispositivos especializados a través de movimientos

programados”

- Robot Institute of America, 1979 -

“Un dispositivo automático que realiza funciones que normalmente se considera son

o debieran ser realizadas por humanos”

- Webster -

“Un sistema que existe en el mundo físico y que autónomamente sensa su medio

ambiente y actúa sobre él”

- Maja Mataric/USC -

“Un mecanismo reprogramable con un mínimo de cuatro grados de libertad

diseñado para manipular y transportar partes, herramientas o implementar

manufactura especializada a través de movimientos programados para la ejecución

de la una tarea especifica de manufactura”

- Asociación Británica de Robotica (BRA) -

“Manipulador: una maquina la cual tiene similares funciones a aquellas de los

miembros superiores de los humanos, y mueve objetos espacialmente, desde una

localización a otra. Robot de grabación (Playback Robot): una manipulador el cual

puede ejecutar una operación por lectura de información memorizada de una

secuencia de operación, incluyendo posiciones y probable el cual aprendió siendo

tomador manualmente a través de rutinas de antemano. Robot inteligente: un robot

el cual puede determinar su propio comportamiento/conducta a través de sus

funciones de senseo y reconocimiento.

-Asociación Japonesa de Robot Industriales (JIRA)-

Existen múltiples tipos de robots, cuya complejidad va desde aquellos que se

utilizan en tareas industriales de ensambado (ej. fábricas de autos) hasta llegar a los

de aspecto humano (“humanoides”).

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ROBÓTICA

Es una disciplina que combina todas aquellas actividades relacionados con el

estudio, diseño, construcción, operación y mantención de robots. Es un campo de

trabajo que combina diferentes disciplinas como Ingeniería Eléctrica, Ingeniería

Electrónica, Ingeniería Mecánica, Ciencias de la Computación, Matemáticas, Física,

Biología, Neurociencias, etc.

Disciplinas Relacionadas:

- Visión Computacional

- Inteligencia Artificial/Computacional

- Cibernética (Control + Ciencias de la Información + Biología)

- Mecatrónica (Mecánica + Electrónica + Computación)

BREVE H ISTORIA DE LA ROBÓTICA.

El término robot fue introducido por el checo Karel Capek en 1921, y viene de la

combinación de las palabras checas “robota” que significa “trabajo obligatorio” y

“robotnik” que significa siervo.

La palabra robótica fue utilizada por primera vez por el científico y escritor de

ciencia ficción Isaac Asimov en 1942. El propuso las llamadas leyes de la robótica:

Ley 0: Un robot no puede realizar ninguna acción, ni por inacción permitir

que nadie la realice, que resulte perjudicial para la humanidad, aun cuando

ello entre en conflicto con las otras leyes.

Ley 1: Un robot no puede dañar a un ser humano ni, por inacción, permitir

que éste sea dañado.

Ley 2: Un robot debe obedecer las órdenes dadas por los seres humanos

excepto cuando estas órdenes entren en conflicto con las leyes anteriores.

Ley 3: Un robot debe proteger su propia existencia hasta donde esta

protección no entre en conflicto con las leyes anteriores.

Los primeros robots industriales modernos fue denominados “Unimates” y

desarrollados a finales de la década de los 50´s y principios de los 60´s por George

Devol y Joe Engelberger. En base a desarrollos posteriores Engelberger es

considerado como el padre de la robótica.

A finales de la década de los 70´s y principios de los 80´s el desarrollo de los robots

industriales tuvo un rápido desarrollo debido principalmente a grandes inversiones

desarrolladas por la industria automotriz.

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A continuación se presenta una tabla resumen de los hechos mas relevantes en la

historia de la robótica.

Tabla Resumen Histórico

F ECHA DESARROLLOS

mid-1700s J. de Vaucason construyó varias muñecas mecánicas de tamaño humano que tocaban música.

1801 J. Jacquard invento el telar Jacquard, una maquina programable para tejer e hilar o estampar en ropa

1805 H. Maillardet construyo una muñeca mecánica capaz de dibujar cuadros.

1946 Inventor americano G.C. Devol desarrolló un controlador que puede grabar magnéticamente señales

eléctricas y tocarlas de nuevo para operar una maquina mecánica, patentado en U.S. en 1952.

1951 Desarrollo en teleoperaciones (manipuladores por control remoto) para manejar materiales radioactivos.

Patentes U.S. publico a Goertz (1954) y a Bergsland (1958).

1952 Prototipo de maquina de control numérico demostrada en el MIT después de al gunos años de desarrollo.

Parte del lenguaje de programación llamado APT( Automatically Programmed Tooling). Posteriormente

desarrollada y lanzada en 1961.

1954 Inventor Britanico C.W. Kenward aplico por patentar el diseño del robot. Patente Británica publicada en

1957.

1954 G.C. Devol desarrollo diseño para “transferir artículos programados”. Patente U.S. publicada 1961.

1959 Primer robot comercial intr oducido por Planet Corporation. Fue controlado por schitches en limites.

1960 Primer “Unimate” robot intr oducido, basado en “transferir artículos programados” de Devol. Utilizó

principios de control numérico para el control del manipulador y fue un robot manejado hidráulicamente.

1961 Robot Unimate fue instalado en la compañía de motores Ford para servir en una maquina de fundición.

1966 Trallfa, una empresa Noruega, construyo e instalo un robot que pinta.

1968 Un robot móvil llamado “ Shakey” desarrollado en SRI (Stanford Research Institute). Fue equipado con

una variedad de sensores, incluyendo una cámara y sensores de tacto, y se puede mover sobre el piso.

1971 El “Stanford Arm”, un pequeño brazo robótico alimentado eléctricamente, desarrolado en la universidad

de Stanford.

1973 El primer robot tipo computadora con lenguaje de programación, desarrolada en SRI para investigación

llamada WAVE. Siguió para el lenguaje AL en 1974. Los dos le nguajes fueron posteriormente

desarrollado en un lenguaje comercial VAL para Unimation por Victor Scheinman y Bruce Sinamo.

1974 ASEA intr odujo todo el control eléctrico del robot IRb6

1974 Kawasaki, bajo la licencia de Unimation instaló un soldador al arco para las ventanas de motocicletas.

1974

Cincinnati Milacron introdujo el robot

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T con control computacional.

1975 El Robot Olivetti “Sigma” se usó en operaciones de ensamblaje – una de las primeras operaciones de

ensamblaje de los robot.

1976 Remote Center Compílanse (RCC) dispositivos para partes de inserción en ensamblaje desarrollado en el

Laboratorio de Charles Stara Draper en U.S.

1978 PUMA (Programmable Universal Machine for Assembly) robot intr oducido por Unimation, basado en

diseños desde un estudio de la General Motors.

1978

Cincinnati Milacron adapto el robot

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T y lo programo para realizar perforaciones y operaciones de

rutina en componentes de aviones, bajo el patrocino de Air Force ICAM (Integrated Computer-Aided

Manufacturing) .

1979 Desarrollo del robot prototipo SCARA (Selective Compílanse Arm Robotic Assembly) en la Universidad

de Yamanashi (en Japón) para tareas de ensamblaje. Algunos robot SCARA fueron introducidos en 1981.

1980 Sistema robótico Bin-picking mostrado en la Universidad de Rhode Island. U tilizando machine vision, el

sistema era capaz de escoger partes en orientaciones aleatorias y colocarlas fuera de la caja.

1981 Un “Direct-drive-robot” desarrollado en la Universidad Carnegie-Mellon. Utilizaba motores eléctricos

localizados en las articulaciones sin el usual mecanismo de trasmisión por encademaniento utilizado en la

mayoría de los robots.

1982 IBM introduce el robot

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