La Robotica: abril 2018

domingo, 29 de abril de 2018

Robot Industrial de Ensamblaje Automotriz KUKA

El campo de la robótica industrial puede definirse como el estudio, diseño y uso de robots para la ejecución de procesos industriales. Más formalmente, el estándar ISO (ISO 8373:1994,l. Robots industriales manipuladores – Vocabulario) define un robot industrial como un manipulador programable en tres o más ejes multipropósito, controlado automáticamente y reprogramable.

domingo, 22 de abril de 2018

Qué son los Sensores

Sensor de efecto Hall.

Un sensor es todo aquello que tiene una propiedad sensible a una magnitud del medio, y al variar esta magnitud también varia con cierta intensidad la propiedad, es decir, manifiesta la presencia de dicha magnitud, y también su medida.

Un sensor en la industria es un objeto capaz de variar una propiedad ante magnitudes físicas o químicas, llamadas variables de instrumentación, y transformarlas con un transductor en variables eléctricas. Las variables de instrumentación pueden ser por ejemplo: intensidad lumínica, temperatura, distancia, aceleración, inclinación, presión, desplazamiento, fuerza, torsión, humedad, movimiento, pH, etc. Una magnitud eléctrica puede ser una resistencia eléctrica (como en una RTD), una capacidad eléctrica (como en un sensor de humedad), una tensión eléctrica (como en un termopar), una corriente eléctrica , etc.

Un sensor se diferencia de un transductor en que el sensor está siempre en contacto con la magnitud que la condiciona o variable de instrumentación con lo que puede decirse también que es un dispositivo que aprovecha una de sus propiedades con el fin de adaptar la señal que mide para que la pueda interpretar otro dispositivo. Por ejemplo el termómetro de mercurio que aprovecha la propiedad que posee el mercurio de dilatarse o contraerse por la acción de la temperatura. Un sensor también puede decirse que es un dispositivo que convierte una forma de energía en otra.

Áreas de aplicación de los sensores:¹ Industria automotriz, robótica, industria aeroespacial, medicina, industria de manufactura, etc.

Los sensores pueden estar conectados a un computador para obtener ventajas como son el acceso a la toma de valores desde el sensor,una base de datos, etc.

Diferentes Sensores de los Robótica

Sensor: Dispositivo que mide cualquier atributo del entorno.
Transductor: Mecanismo que transforma la energía asociada a lo que se está midiendo a otro tipo de energía (mecánica, eléctrica, óptica, etc.). Habitualmente se confunde con sensor.
Sensor pasivo: Se capta la energía del entorno, no añade ninguna energía.
Sensor activo: Sensor que añade energía al entorno y captura la respuesta del entorno de dicha energía.
Sensorización Activa (Active Sensing): Sistema que dispone de un mecanismo de posicionamiento del sensor para dinámicamente modificar la posición del sensor con el fin de mejorar la captación.
Sensorización Inteligente: Sensor al que se le añaden, típicamente con microprocesadores, características propias del pre-procesado de la señal e incluso interpretación de la misma. Suelen transmitir la información a través de un bus de datos.

Clasificación

Existen dos grandes categorías de sensores en robótica, los propioceptivos y los esteroceptivos.

Los sensores propioceptivos son sensores que miden variables internas del robot, están frecuentemente integrados en el sistema de control del robot para cerrar lazos internos. Dentro de los sensorespropioceptivos encontramos una gran familia de sensores que corresponden a los sensores odométricos(encoders, acelerómetros, giróscopos, etc.), que permiten medir el camino (odo en griego quiere decir camino), es decir, la distancia recorrida por el robot. En inglés estos sensores son conocidos por el término dead-reckoning sensors. También se consideran sensores propioceptivos aquellos que proporcionan otro tipo de información, como los indicadores de nivel de carga de la batería, etc.

Por otro lado, los sensores esteroceptivos miden variables del entorno del robot. La etimología de la palabra esteroceptivo viene también del griego, ya que steros quiere decir sólido y por tanto son sensores que permiten medir los sólidos u objetos del entorno. Dentro de este tipo de sensores esteroceptivos, podemos encontrarnos con una gran familia de sensores que son aquellos que permiten medir la distancia a los objetos, conocidos como sensores de rango, o range sensors en su terminología anglosajona. Dentro de los sensores de rango están los infrarrojos, ultrasonidos y sensor láser, entre otros. Sensores como los magnetómetros, para medir el campo magnético terrestre, cámaras, rádar, sistemas de posicionamiento global, entre otros son también sensores esteroceptivos.

De la sensorización a la actuación

Los sensores son utilizados en el proceso de tratamiento de la información de forma que habitualmente una cantidad o magnitud física es captada por un transductor que convierte dicha magnitud física en señal eléctrica. Esta señal se digitaliza con un conversor A/D con el propósito realizar un procesado de la señal, típicamente por filtros y/o extracción de ciertas características inherentes en la señal. Finalmente, se puede llegar a implementar una etapa de interpretación de la señal, que requiere de un proceso cognitivo que permita alcanzar una toma de decisiones que culmina en una actuación.

Dispositivos de la Técnologia

Basado en su experiencia manejando la categoría Tecnología en el portal de comercio electrónico Linio.com.ve, Rodríguez compartió una lista de los 10 dispositivos más cotizados del portal:

Samsung Galaxy S7: En cualquiera de sus versiones y capacidades, los Samsung Galaxy encabezan la lista, ya que confieren a los usuarios la capacidad de mantenerse conectados a través de una variedad de aplicaciones, tanto con otras personas como con la interfaz de los más elaborados videojuegos y actualizaciones.
PlayStation 4: La consola cubre diferentes flancos de la tecnología, excelentes gráficos, infinidad de videojuegos compatibles, conexión a internet e interacción entre cuentas.
Iphone 6: Su particular sistema operativo hace click con muchos usuarios y otorga la capacidad de interactuar de forma personalizada con otras personas que dispongan de la misma tecnología, sus fieles seguidores actualizan sus versiones al ritmo de los lanzamientos.
Televisor Samsung Curved: Su tecnología curva deslumbró al público. La forma del panel, similar a la del ojo humano, activa de forma inmediata la visión periférica y permite experimentar imágenes muy reales.
Laptop Lenovo: Excelente calidad por un gran precio, sus características son propias de una máquina de uso diario de alto rendimiento, combinando velocidad, funcionalidad y estilo.
Google Chromecast: Convierte tu televisor en un Smartv, transmitiendo videos y música del celular, tableta o computadora, navegando de la forma más sencilla.
UPS: Brinda energía con tensión estable y continua a tus equipos para alargar su vida útil, protegiéndolo de fluctuaciones eléctricas.
Samsung Galaxy Note Pro: La forma más tecnológica de tomar notas y compartirlas, excelentes gráficos y velocidad de procesador.
Impresora Multifuncional Epson: Escanea, fotocopia, imprime desde un mismo lugar de la forma más efectiva y con alto rendimiento.
Blu Ray Panasonic 4K: Reproduce con la mayor resolución del mercado, confiriendo al televisor las mejores imágenes que el ojo pueda captar.

Etapas del desarrollo de la Robótica

Cuadro Resumen del Desarrollo Histórico de la Robótica.
Edad	Suceso
Siglo XVIII	A mediados de este siglo, J. de Vaucanson construyó varios muñecos mecánicos de tamaño humano que ejecutaban piezas de música.
1801	J. Jaquard invento su telar, que era una máquina programable para la urdimbre.
1805	H. Maillardet construyó un muñeco mecánico capaz de hacer dibujos.
1946	El inventor americano G. C. Devol desarrolló un dispositivo controlador, que podía registrar señales eléctricas por medios magnéticos, y reproducirlas para accionar una máquina mecánica. La patente estadounidense se emitió en el año 1952.
1951	Se inició el trabajo de desarrollo con teleoperadores (manipuladores de control remoto) para manejar materiales radiactivos. Patente de Estados Unidos emitidas para Goertz (1954) y Bergsland (1958).
1952	Después de varios años de desarrollo, una máquina prototipo de control numérico fue presentada por el Instituto Tecnológico de Massachusetts. Tras esto, luego de una década de trabajo, en el año 1961 se publicó un lenguaje de programación de piezas denominado APT (Automatically Programmed Tooling).
1954	El inventor británico C. W. Kenward solicitó una patente para el diseño de un robot. Patente británica emitida en el año 1957.
1954	G. C. Devol desarrolló diseños para la transferencia programada de piezas. Patente emitida en los Estados Unidos~ en el año 1961.
1959	La Planet Corporation introdujo el primer robot comercial. Éste estaba controlado por interruptores de fin de carrera.
1960	Se introdujo el primer robot Unimate, basado en la transferencia programada de piezas de Devol. Para el control de este manipulador de transmisión hidráulica, se utilizan los principios del control numérico.
1961	En la Ford Motors Company se instaló un robot Unimate para atender una máquina de fundición de troquel.
1966	Trallfa, una firma noruega, construyó e instaló un robot de pintura por pulverización.
1968	En el SRI (Standford Research Institute) se desarrolló un robot móvil llamado Shakey; el cual estaba provisto de una diversidad de sensores, así como de una cámara de visión y sensores táctiles.
1971	En la Standford University se desarrolló un pequeño brazo de robot que contaba con accionamiento eléctrico, denominado Standford Arm.
1973	En el SRI se desarrolló el primer lenguaje de programación de robots del tipo de computadora, que se empleó en la investigación con la denominación WAVE. Fue seguido por el lenguaje AL en 1974. Los dos lenguajes se desarrollaron posteriormente en el lenguaje VAL comercial para Unimation por Víctor Scheinman y Bruce Simano.
1974	Cincinnati Milacron introdujo el robot T3 con control por computadora.
1975	El robot Sigma de Olivetti se utilizó en operaciones de montaje, constiyuyendo una de las primitivas aplicaciones de la robótica en el montaje.
1976	En los laboratorios Charles Stark Draper Labs en Estados Unidos, se desarrolló un dispositivo de Remopte Center Compliance (RCC), con el propósito de emplearlo para la inserción de piezas en la línea de montaje.
1978	Bajo el patrocinio de Air Force ICAM (Integrated Computer-Aided Manufacturing), se adaptó y programó el robot T3 de Cincinnati Milacron para realizar operaciones de taladro y circulación de materiales en componentes de aviones.
1978	La UNIMATION introdujo el robot PUMA para tareas de montaje, basándose en diseños obtenidos en un estudio de la General Motors.
1979	En la Universidad de Yamanashi, Japón, se desarrollo el robot tipo SCARA (Selective Compliance Arm for Robotic Assambly) para tareas de montaje. Varios robots SCARA comerciales se introdujeron hacia el año 1981.
1980	En la Universidad de Rhode, Irlanda, se desarrolló un sistema robotizado de captación de recipientes, gracias al empleo de la visión de máquina. Este sistema era capaz de captar piezas en orientaciones aleatorias y posiciones fuera de un recipiente.
1981	En la Universidad de Carnegie-Mellon se desarrolló un robot de impulsión directa; el cual utilizaba motores eléctricos situados en las articulaciones del manipulador, pero sin las transmisiones mecánicas habituales empleadas en la mayoría de los robots.
1982	IBM introdujo el robot RS-1 para tareas de montaje, basado en varios años de desarrollo interno. Se trataba de un robot de estructura de caja, que utilizaba un brazo constituido por tres dispositivos de deslizamiento ortogonales. El lenguaje del robot AML, desarrollado por IBM, se introdujo también para programar el robot SR-1.
1983	Bajo el patrocinio de la National Science Foundation, la Westinghouse Corp. emite un informe de investigación sobre un Sistema de Montaje Programable Adaptable (APAS). Éste era un proyecto piloto para una línea de montaje automatizada flexible con el empleo de robots.
1984	Se desarrollan programas de robots, utilizando gráficos interactivos en una computadora personal, y luego se cargaban en el robot.

Pequeña Historia sobre un Aporte a la Robótica

Aportes de la robótica en diferentes áreas

La robótica ha sido de mucha importancia para el ser humano, esto debido a un sinnúmero de aportes en diferentes áreas.

Hoy en día la robótica ha revolucionado muchas áreas tales como la medicina, industria automotriz, industria terapéutica, astronomía, entre otras muchas áreas. Gracias a esto los procesos se han disminuido, la calidad se ha mejorado, muchas vidas se han salvado, también ha contribuido a cambiarle las vidas a muchas personas que se han visto discapacitadas como por ejemplo la pérdida de un miembro como una pierna o un brazo, ha aportado en la creación de prótesis de piernas, manos y brazos mejorando así la calidad de vida de esas personas.

Mediante la creación de robots se busca realizar labores propias de un ser humano, de manera más rápida y eficiente.

Actualmente la tecnología está muy desarrollada, un campo donde ha tenido grandes avances es la robótica. Además ha aportado en varias áreas importantes para la humanidad, algunas de estas son:

1-Aportes en la Salud

En el área de la salud la robótica busca realizar operaciones que para el ser humano son muy complicados y de mucho cuidado, esto con el fin de ser más precisas, reducir el riesgo de infecciones, disminuir el tiempo de hospitalización, cicatrices más pequeñas, recuperación más rápida, entre otras ventajas. Gracias a todos estos aportes la robótica permite grandes beneficios para el ser humano, permitiendo los tratamientos de una manera más segura para las personas.

2-Aportes en la Educación

En esta área la robótica ha facilitado la educación, busca que los estudiantes por medio de robots interactúen con ellos y a la vez aprendan. Actualmente existen robots creados para estudiantes de medicina, donde estos son como personas reales, con muchas de las funciones de estos, los estudiantes practican con estos el tratamiento y operaciones que se realizan en personas. Esto permite obtener conocimiento en la práctica evitando tanta teoría.

3-Aportes en la Astronomía

En la astronomía la robótica ha sido de gran ayuda para los astrónomos, ya que por medio de robots se pueden realizar exploraciones e investigaciones en el espacio. Estos han sido de gran ayuda ya que existen muchos lugares donde es peligroso o no se cuenta con las condiciones para la exploración por medio del hombre, de aquí lo importante es destacar lo valioso de la información que se obtiene sin arriesgar vidas humanas, ya que muy probablemente los robots no regresen. También ha sido de gran importancia para realizar trabajos en conjunto con humanos.

4-Aportes en la Industria

En la industria se usa la robótica para la realización de tareas donde es necesario ser muy preciso, debido a la complejidad de estas resulta imposibles de realizar para el ser humano. Otro uso que se le da a esta es para realizar labores a velocidades impresionantes con las que el ser humano no puede competir. Esto sin duda le ha permitido a las empresas automatizar los procesos para ofrecer un mejor servicio.

5-Aportes en la agricultura

La robótica ha contribuido en la agricultura en aspectos como la sustitución de trabajadores en tareas repetitivas, tareas peligrosas para la salud, mejorar la precisión, mejorar la calidad de cultivos, entre otros.

Al igual que ventajas tiene algunas desventajas tales como el despido de muchas personas principalmente la parte operacional en grandes empresas donde los robots han venido a realizar el trabajo que realizaban las personas a un menor costo, y más rápidamente por lo tanto ya no se necesita tanto mano de obra en las empresas.

Por todas estas cosas es difícil pensar en un mundo sin la robótica pero también hay que tomarlo con mucha responsabilidad y tratar de llevar todo este ingenio humano, a cabo para lograr cada día mejores cosas, cosas para mejorar cada día y no utilizar esta gran rama de la tecnología para cosas destructivas tales como armas, guerras, entre otros.

Se debe de incentivar cada día más que los niños se interesen por esta rama de la tecnología ya que esta aunque ya ha aportado mucho a la sociedad esta aún en sus inicios y puede aportar mucho en un futuro cercano, para lograr eso se debe de integrar cada vez más programas en las escuelas y colegios para que los niños y adolescentes tengan las herramientas necesarias para aprender.

¿Cuales son las Aplicaciones de la Robótica?

Campos de aplicación de la robótica:

Industria

Trabajos en Fundición
Aplicación de Transferencia de Material
Paletización
Carga y Descarga de Máquinas
Operaciones de Procesamiento
Otras Operaciones de Proceso
Montaje
Control de Calidad
Manipulación en Salas Blancas

Robots de Servicio

Laboratorios
Industria Nuclear
Agricultura
Espacio
Vehículos Submarinos
Educación
Construcción
Medicina
Ciencia Ficción

1. INDUSTRIA

En la actualidad los robots son muy utilizados en la industria, siendo un elemento indispensable en la mayoría de los procesos de manufactura.

El robot industrial debido a su naturaleza multifuncional puede llevar a cabo un sin número de tareas, para lo cual es necesario estar dispuesto a a admitir cambios en el desarrollo del proceso primitivo como modificaciones en el diseño de piezas, sustitución de sistemas etc, que faciliten y hagan posible la introducción del robot.

En cuanto al tipo de robot a utilizar, se deben considerar por ejemplo velocidad de carga, capacidad de control, etc.

Uno de los principales usuarios de robots es la industria del automóvil. La empresa General Motors utiliza aproximadamente 16.000 robots para trabajos como soldadura por puntos, pintura, carga de máquinas, transferencia de piezas y montaje.

1.1 Trabajos en Fundición

La fundición por inyección fue el primer proceso robotizado (1960). En este proceso el material utilizado que está en estado líquido, es inyectado a presión en un molde, el cual está formado por dos mitades que se mantiene unidas durante la inyección. La pieza solidificada es extraída del molde y enfriada para su posterior desbarbado.

En la fundición por inyección el robot puede realizar las siguientes tareas:

Extracción de las piezas del molde y transporte de éstas a un sector enfriado y posteriormente a otro proceso (desbarbado, corte, etc).
Limpieza y mantenimiento de los moldes.
Colocación de piezas en el interior de los moldes.

Las cargas manejadas por los robots son medias o altas, no necesitan una gran precisión (salvo si deben colocar piezas en el interior del molde), su campo de acción debe ser grande y su sistema de control generalmente es sencillo.

Otro proceso de fundición es la fundición a la cera perdida, por microfusión o a la cáscara. Éste permite fundir piezas con gran precisión y buen acabado en la superficie.

El robot realiza tares relativas a la formación del molde de material refractario a partir del molde de cera. El robot consta con una pinza especial, recoge un conjunto de varios modelos unidos y lo introduce en una masa de gano fino, intercalando extracciones y centrifugaciones para obtener un recubrimiento uniforme. Si se tiene varios robots en serie introduciendo los conjuntos en diferentes tipos de arena y finalmente en un horno se puede conseguir un proceso continuo de fabricación de moldes.

1.2 Aplicación de Transferencia de Material

Las aplicaciones de transferencia de material se definen como aquellas operaciones en las cuales el objetivo primario es mover una pieza de una posición a otra. Son consideraras entre las operaciones más sencillas o directas de realizar por los robots.

Para las aplicaciones de transferencia de material se requiere comúnmente un robot poco sofisticado, y los requisitos de enclavamiento con otros equipos son típicamente simples.

1.3 Paletización

Es un proceso básicamente de manipulación, el cual consiste en disponer piezas sobre una plataforma o bandeja, conocida como palet. Estas piezas ocupan posiciones predeterminadas asegurando estabilidad, y facilidad de manipulación.

Existen diferentes tipos de máquinas que realizan operaciones de paletizado, las que al compararlas frente a un robot presentan ventajas en cuanto a velocidad y costo, no obstante son rígidas en cuanto a su funcionamiento, siendo incapaces de modificar sus tareas de carga y descarga.

Sin embargo, los robots pueden realizar con ventaja aplicaciones de paletización, donde la forma, número o características generales de los productos a manipular cambian con cierta frecuencia. En estos casos, un adecuado programa de control permite resolver las operaciones de carga y descarga, optimizando los movimientos del robot, de manera tal que se pueda aprovechar al máximo la capacidad del palet o atender cualquier otro requerimiento

Las tareas de paletización implican el manejo de grandes cargas, de peso y dimensiones elevadas. Por tal motivo, los robots empleados generalmente son de gran tamaño, con una capacidad de carga de 10 a 100kg, a pesar de ésto se pueden encontrar aplicaciones de paletización de pequeñas piezas, en las que es suficiente un robot de 5 kg de capacidad.

Las tareas denominadas tareas de “pick & place” obedecen a las aplicaciones mencionadas anteriormente, donde la misión del robot consiste en recoger piezas de un lugar y depositarlas en otro. El grado de complejidad de este proceso puede ser muy variable, desde recoger piezas dejándolas en una posición prefijada, hasta necesitar sensores externos, como visión artificial o tacto para poder determinar la posición de recogida y colocación de las piezas. Dado que las tareas de “picking” se realizan con piezas pequeñas, es necesario contar con precisión y velocidad.

Un típico ejemplo de aplicación del robot al paletizado es la formación de palets de productos alimenticios. Cajas de diferentes productos llegan al campo acción del robot donde a través de un código de barras o por algunas de sus dimensiones son identificadas, de esta manera el robot gestiona las líneas de alimentación de cajas y de palets, y la mismo tiempo toma las decisiones necesarias para situar la caja en el palet con la posición y orientación adecuada.

Si el robot estuviera equipado con ventosas de vacío su capacidad aumentaría alrededor de los 50 kg.

1.4 Carga y Descarga de Máquinas.

La peligrosidad y monotonía de las operaciones de carga y descarga de máquinas como prensas, estampadoras, hornos o la posibilidad de usar un mismo robot pata transferir una pieza a través de diferentes máquinas de procesado, ha llevado a que un gran número de empresas hayan introducido robots en sus talleres.
Las operaciones de carga o descarga son de manejos de material en las que el robot se utiliza para servir a una máquina de producción transfiriendo piezas a/o desde las máquinas.

Existen tres casos dentro de esta categoría de aplicación:

Carga/Descarga de Máquinas: El robot carga una pieza de trabajo en bruto en el proceso y descarga una pieza acabada. Un ejemplo de este caso es una operación de mecanizado.

Carga de Máquinas: El robot debe de cargar la pieza de trabajo en bruto a los materiales en las máquinas, pero la pieza se extrae a través de otro medio. En una operación de prensado, el robot se puede programar para cargar láminas de metal en la prensa, pero se permite que las piezas acabadas caigan fuera de la prensa por gravedad.

Descarga de Máquinas: La máquina produce piezas acabadas a partir de materiales en bruto que se cargan directamente en la máquina sin la ayuda de robots. El robot descarga la pieza de la máquina. Ejemplos de este caso incluyen aplicaciones de fundición de troquel y moldeado plástico.

1.5 Operaciones de Procesamiento.

Además de las aplicaciones de manejo de piezas, existe una gran variedad de aplicaciones en las cuales los robots realizan trabajos directamente sobre piezas. Este trabajo generalmente necesita que el efector final del robot sea una herramienta en lugar de una pinza.

Por tanto el uso de una herramienta para efectuar el trabajo es una característica distinta de este grupo de aplicaciones. El tipo de herramienta depende de la operación de procesamiento que se realiza.

Dentro de esta gama de aplicaciones destacan las siguientes:

Soldadura por Puntos: Este es un proceso en el cual dos piezas de metal se soldan en puntos localizados al hacer pasar una gran corriente eléctrica a través de las piezas donde se efectúa la soldadura.

Soldadura por Arco Continua: La soldadura por arco es un proceso de soldadura continua al contrario de la soldadura por punto que podría considerarse un proceso discontinuo. La soldadura de arco continua se utiliza para obtener uniones largas o grandes uniones soldadas en las cuales, a menudo, se necesita un cierre hermético entre las dos piezas de metal que se van a unir. El proceso utiliza un electrodo en forma de barra o alambre de metal para suministrar la alta corriente eléctrica de 100 a 300 amperes.

Aplicación de Materiales. Pintura: La mayoría de los productos fabricados de materiales metálicos requieren de alguna forma de acabado de pintura antes de la entrega al cliente. La tecnología para aplicar estos acabados varía en cuanto a su complejidad, desde métodos manuales simples a técnicas automáticas altamente sofisticadas.

La utilización de robots ha permitido eliminar inconvenientes ambientales, obtener una mejor calidad del acabado, ahorrar pintura y una mejor productividad. Los robots de pintura normalmente son específicos para este fin y son generalmente articulados, ligeros con 6 o más grados de libertad, lo que les permite proyectar pintura en todos los huecos de la pieza.

Estos robots cuentan con protecciones especiales como defensa hacia las partículas en suspensión dentro de la cabina de pintura y sus posibles consecuencias como explosiones, incendio, deterioros mecánicos, etc. Estos motivos son los que determinan en muchos casos, que el accionamiento de los robots de pintura sea hidráulico, o de ser eléctrico que los cables vayan por el interior de conductos a sobrepresión, evitando así el eventual riesgo de explosión.

La característica fundamental de estos robots es su método de programación, ya que, es necesario que cuenten con un control de trayectoria continua, pues no es suficiente especificar el punto inicial y final de sus movimientos, también se debe especificar el camino seguido.

El método de programación de estos robots es el aprendizaje, el operario realiza una vez el proceso de pintura con el propio robot o con un maniquí, y la unidad de programación va registrando continuamente y de manera automática gran cantidad de puntos para poder posteriormente repetirlos.

Aplicación de Adhesivos y Sellantes: En la industria del automóvil los robots son frecuentemente utilizados para la aplicación de cordones de material sellante o adhesivos (sellantes de ventanas y parabrisas, material anticorrosión, etc).

En este proceso el material se encuentra en estado líquido o pastoso en un tanque, luego es bombeado hasta la pistola de aplicación que posee el robot, la que regula el caudal de material que será proyectado. Además del control preciso de la trayectoria del robot, es importante el control sincronizado de su velocidad y del caudal de material que va ser suministrado por la pistola.

Es necesario por lo mencionado anteriormente que el robot tenga capacidad de control de trayectoria continua, así como también capacidad de integrar en su propia unidad de control la regulación de caudal en concordancia con la velocidad de movimiento.

Desbarbado: Consiste en la eliminación de rebabas de las piezas de metal o plástico, procedentes de algún proceso anterior como la fundición, estampación, etc. El robot porta una herramienta según la aplicación, la cual debe seguir el contorno de la pieza, que en muchos casos es compleja, por lo tanto, se precisan robots con capacidad de control de trayectoria continua y buenas características de precisión y control de velocidad. Además de la capacidad para adaptarse a formas irregulares mediante el empleo de sensores o el desarrollo de un elemento terminal del robot autoadaptable.

Corte: El corte de materiales es una aplicación reciente y de gran interés. La capacidad de reprogramación del robot y su integración en un sistema CIM hace que éste sea ideal para transportar la herramienta de corte llevando a cabo con precisión un programa de corte definido en forma previa a través de un sistema de Diseño Asistido por Computador (CAD).

Los métodos de corte no mecánicos más utilizados son oxicorte, plasma, láser y chorro de agua, dependiendo de la naturaleza del material a cortar. En todos éstos, el robot transporta la boquilla por la que se emite el material de corte, proyectando éste sobre la pieza siguiendo una determinada trayectoria. Las piezas pueden ser colocadas en varias capas, unas encima de otras, realizándose un corte simultáneo, como en las industrias textiles por ejemplo.

En relación al corte por chorro de agua, éste puede ser aplicado a alimentos, fibra de vidrio, PVC, mármol, madera, gomas acero, titanio, etc. Donde el robot posee una boquilla normalmente de 0.1mm por cual sale un chorro de agua en ocasiones con alguna sustancia abrasiva a una velocidad del orden de 900 m/s y una presión del orden de 4000 kg/cm².

Además deben poseer control de trayectoria continua y elevada precisión.

Las principales ventajas de este método son las siguientes:

No provoca un aumento de temperatura en el material.
No es contaminante.
No provoca cambios de color.
No altera las propiedades de los materiales.
Costo de mantenimiento bajo.

1.6 Otras Operaciones de Proceso

Además de la soldadura por punto, la soldadura por arco, y las mencionadas anteriormente existen una serie de otras aplicaciones de robots que utilizan alguna forma de herramienta especializada como efector final.

Algunas de estas operaciones son:

Taladro, acanalado, y otras aplicaciones de mecanizado.
Rectificado, pulido, cepillado y operaciones similares.
Remachado
Taladro.

1.7 Montaje

Los robots empleados en el ensamblaje requieren una gran precisión y repetitividad, no siendo necesario que manejen grandes cargas. Los robots más utilizados son los Scara, por su bajo costo y buenas características, entre las que destaca su adaptabilidad selectiva. También se usan con frecuencia los robots cartesianos, por su elevada precisión y en general los robots articulares, los que son muy efectivos para estas aplicaciones.

El montaje es una de las aplicaciones industriales de la robótica que más está creciendo. Exige una mayor precisión que la soldadura o la pintura y emplea sistemas de sensores de bajo costo y computadoras potentes y baratas. Los robots se usan por ejemplo en el montaje de aparatos electrónicos, para montar microchips en placas de circuito.

1.8 Control de Calidad

El robot industrial puede participar en el control de calidad usando su capacidad de posicionamiento y manipulación, transportando en su extremo un palpador que le permita realizar un control dimensional de piezas ya fabricadas, tocando puntos clave de éstas. En estos casos suelen utilizarse los robots cartesianos, debido a su precisión, aunque también es válido el uso de robots articulares.

Otras posibles aplicaciones del robot en el control de calidad consisten en utilizar al robot para transportar el instrumental de medida (rayos X, ultrasonidos, etc) a puntos específicos de la pieza a examinar. Los posibles defectos detectados pueden registrarse y almacenarse de la propia unidad de control del robot.

Finalmente el robot, puede ser utilizado como manipulador encargado de clasificar piezas según ciertos criterios de calidad (piezas correctas e incorrectas por ejemplo). En este caso el control y decisión (de a qué familia pertenece la pieza) se realiza mediante un sistema específico que permita comunicarse con el robot, como visión artificial, sistema de pesaje, etc.

1.9 Manipulación en Salas Blancas

Diversos procesos de la Industria farmacéutica, como la producción de vacunas y hormonas, o la preparación de injertos de piel y reproducción de células, deben ser realizadas bajo estrictas condiciones de esterilidad. La manipulación de estos productos durante su fabricación es realizada en cabinas con protección de clase 10, donde los operadores deben someterse a un minucioso proceso de esterilización antes de ingresar a ellas.

El uso de un robot para estas funciones se realiza introduciéndolo de manera permanente en la cabina, consiguiendo así entre otros beneficios una reducción de riesgo de contaminación, una mayor homogeneidad en la calidad del producto y una reducción en el costo de fabricación.

Los robots utilizados pueden ser cualquier robot comercial, normalmente con 6 grados de libertad que cumpla con la normativa correspondiente al entorno de clase 10, y con un alcance inferior a un metro.

2. Robots de Servicio

Existen sectores en los cuales no es preciso conseguir una elevada productividad, en donde las tareas que se realizan no son repetitivas y no existe un conocimiento detallado del entorno. En éstos no existe la posibilidad de sistematizar y clasificar las posibles aplicaciones, ya que éstas responden a soluciones aisladas a problemas concretos.

Este tipo de robots son llamados robots de servicio.

En general la aplicación de la robótica a estos sectores se caracteriza por la falta de estructura, tanto en el entorno como de la tarea a realizar, la poca importancia sobre la rentabilidad económica, y el gran interés por realizar tareas en entornos peligrosos o en aquellos donde no es posible el acceso de personas.

Estas características obligan a que los robots de servicio cuenten con un mayor grado de inteligencia, el cual se traduce en empleo de sensores y del software adecuado para la toma rápida de decisiones. Dado que en muchas ocasiones el estado actual de la inteligencia artificial no está lo suficientemente desarrollado como para resolver las situaciones planteadas a los robots de servicio, es común que éstos cuenten con un mando remoto, siendo generalmente robots teleoperador.

2.1 Laboratorios

Últimamente los robots están encontrando un gran número de aplicaciones en los laboratorios. Éstos llevan a cabo de manera efectiva tareas repetitivas como la colocación de tubos de pruebas dentro de los instrumentos de medición.

Los robots son utilizados para realizar procedimientos manuales automatizados. Un típico sistema de preparación de muestras consta de un robot y una estación de laboratorio, la cual contiene balanzas, dispensarios, centrifugados, racks de tubos de pruebas, etc. Donde las muestras son movidas desde la estación de laboratorios por el robot bajo el control de procedimientos de un programa.

Los fabricantes de estos sistemas mencionan tres ventajas sobre la operación manual:

Incrementan la productividad.
Mejoran el control de calidad.
Reducen la exposición del ser humano a sustancias químicas nocivas.

Otras tareas realizadas son la medición del pH, viscosidad, y el porcentaje de sólidos en polímeros, preparación de plasma humano para muestras para ser examinadas, calor, flujo, peso y disolución de muestras para presentaciones espectromáticas.

2.2 Industria Nuclear

La tecnología robótica encontró su primera aplicación en la industria nuclear con el desarrollo de teleoperadores para manejar material radiactivo. Varios robots y vehículos controlados remotamente han sido utilizados para tal fin en los lugares donde ha ocurrido alguna catástrofe.

Esta clase de robots son equipados en su mayoría con sofisticados equipos para detectar niveles de radiación, cámaras, e incluso llegan a traer a bordo un minilaboratorio para hacer pruebas.

Entre las diversas aplicaciones destacan las de mantenimiento en zonas contaminadas y de manipulación de residuos.

Inspección de los tubos del generador de vapor de un reactor nuclear: Las operaciones de inspección y mantenimiento de las zonas más contaminadas de una central nuclear de producción de energía eléctrica son por naturaleza largas y costosas. Además de realizarse manualmente el tiempo de exposición de los operadores a la radiación es un factor crítico e implica un elevado costo debido a la interrupción temporal del funcionamiento del sistema. Razones que justifican el uso de sistemas robotizados normalmente teleoperador, total o parcial.

El robot es introducido en la vasija, posiciona una sonda de inspección en la boca de cada tubo, ésta es empujada por el interior de éste, proporcionando de esta manera información sobre el estado del mismo.

El robot se introduce en la vasija mediante un sistema mecánico que junto con los posibles errores en la disposición matricial de los tubos obliga a que el robot trabaje, con ayuda de teleoperación o bien con sistemas sensoriales externos como visión o láser, que proporcionen la posición real relativa entre el extremo del robot y los tubos.

Manipulación de residuos radioactivos: La industria nuclear genera una cantidad considerable de residuos radioactivos de baja contaminación (vestimentas, envases de plásticos papel) o de alta (restos de células del reactor, materiales en contacto directo prolongado con las zonas radiactivas). La forma, tamaño y peso de estos desechos es variable y es necesario depositarlos en contenedores especiales

Para tal tarea son utilizados telemanipuladores con unión mecánica controlados directamente por un operador a través de un cristal, o sistemas con mando remoto por radio o cable en el caso de contaminación elevada.

2.3 Agricultura

Para muchos la idea de tener un robot agricultor es ciencia ficción, sin embargo la realidad es muy diferente. El Instituto de Investigación Australiano, ha invertido una gran cantidad de dinero y tiempo en el desarrollo de este tipo de robots. Entre sus proyectos se encuentra una máquina que esquila a las ovejas. Donde la trayectoria del cortador sobre el cuerpo de las ovejas se planea con un modelo geométrico de la oveja, compensando el tamaño entre la oveja real y el modelo, a través de un conjunto de sensores que registran la información de la respiración del animal, para posteriormente mandarla a una computadora que realiza las compensaciones necesarias y modifica la trayectoria del cortador en tiempo real.

Otro proyecto que se está desarrollando debido a la escasez de trabajadores en los obradores, consiste en hacer un sistema automatizado de un obrador, el prototipo requiere un alto nivel de coordinación entre una cámara de vídeo y el efector final que realiza en menos de 30 segundos ocho cortes al cuerpo del cerdo.

Por su parte en Francia se hacen aplicaciones de tipo experimental para incluir a los robots en la siembra, y poda de los viñedos, como en la pizca de la manzana.

2.4 Espacio

La exploración del espacio presenta ciertos problemas para el uso de robots y también es un lugar hostil para el ser humano, ya que, se requiere de un equipo de protección muy costoso tanto en la Tierra como en el Espacio. Por tal motivo muchos científicos han sugerido que es necesario el uso de Robots para continuar con los avances en la exploración espacial; pero como todavía no se llega a un grado de automatización tan precisa para ésta aplicación, el ser humano aún no ha podido ser reemplazado por éstos.

Por otro lado, los teleoperadores han sido utilizados para realizar tareas en los transbordadores espaciales.

En Marzo de 1982 el transbordador Columbia fue el primero en utilizar este tipo de robots, aunque el ser humano participa en la realización del control de lazo cerrado.

También se realizan algunas investigaciones, que están encaminadas al diseño, construcción y control de vehículos autónomos, los cuales llevarán a bordo complejos laboratorios y cámaras muy sofisticadas para la exploración de otros planetas.

En Noviembre de 1970 los rusos consiguieron el alunizaje del Lunokhod 1, el cual poseía cámaras de televisión, sensores y un pequeño laboratorio, y era controlado remotamente desde la tierra.

En Julio de 1976, los norteamericanos aterrizaron en Marte el Viking 1, llevaba abordo un brazo robotizado, el cual recogía muestras de piedra, tierra y otros elementos los cuales eran analizados en el laboratorio que fue acondicionado en el interior del robot. Por supuesto también contaba con un equipo muy sofisticado de cámaras de vídeo.

2.5 Vehículos Submarinos

Dos eventos durante el verano de 1985 provocaron el incremento por el interés de los vehículos submarinos:

Un avión de la Air Indian se estrelló en el Océano Atlántico cerca de las costas de Irlanda. Un vehículo submarino guiado remotamente, normalmente utilizado para el tendido de cable, fue utilizado para encontrar y recobrar la caja negra del avión.
El descubrimiento del Titanic en el fondo de un cañón, cuatro kilómetros abajo de la superficie, donde había permanecido después del choque con un iceberg en 191. Un vehículo submarino fue utilizado para encontrar, explorar y filmar el hallazgo.

En la actualidad muchos de estos vehículos submarinos son utilizados en:

La inspección y mantenimiento de tuberías que conducen petróleo, gas o aceite en las plataformas oceánicas;
El tendido e inspección del cableado para comunicaciones, para investigaciones geológicas y geofísicas en el suelo marino.

El estudio e investigación de este tipo de robots aumentará a medida que la industria se interese en la utilización de éstos, considerando los beneficios que se obtendrían si se consigue una tecnología segura para la exploración del suelo marino y la explotación del mismo.

2.6 Educación

Los robots están apareciendo en los salones de clases de tres distintas formas:

Primero, los programas educacionales utilizan la simulación de control de robots como un medio de enseñanza. Un ejemplo palpable es la utilización del lenguaje de programación del robot Karel, el cual es un subconjunto de Pascal utilizado para la introducción a la enseñanza de la programación.
El segundo y de uso más común es el uso del robot tortuga en conjunción con el lenguaje LOGO para enseñar ciencias computacionales. LOGO fue creado con la intención de proporcionar al estudiante un medio natural y divertido en el aprendizaje de las matemáticas.
En tercer lugar está el uso de los robots en los salones de clases. Una serie de manipuladores de bajo costo, robots móviles y sistemas completos desarrollados para su utilización en los laboratorios educacionales.

Debido a su bajo costo muchos de estos sistemas no poseen una fiabilidad en su sistema mecánico, tienen poca exactitud, no existen los sensores y en su mayoría carecen de software.

2.7 Construcción

Japón es el país que cuenta con un mayor número de sistemas en funcionamiento de las tareas robotizables dentro de la construcción de edificios (comerciales, industriales, residenciales) y podrían agruparse en:

Operaciones de colocación de elementos

Construcción mediante colocación repetitiva de estructuras básicas como ladrillos bloques, etc.
Posicionamiento de pesas, normalmente grandes y pesadas (vigas).
Unión de diferentes piezas que componen una estructura (soldadura, remaches, etc).
Sellado de las uniones entre diferentes piezas.

Operaciones de tratamiento de superficies

Acabado de superficies (pulido).
Recubrimiento de superficies con pintura, barniz, etc.
Extensión de material sobre la superficie (cemento, espuma aislante, etc).

Operaciones de rellenado

Vertido de cemento u hormigón en encofrados
Excavación para la preparación de terrenos y movimientos de tierra
Rellenado con tierra de volúmenes vacíos

Otras

Inspección y control

2.8 Medicina

De entre las varias aplicaciones de la robótica a la medicina destaca la cirugía, realizándose determinadas operaciones de neurocirugía.

Mediante el robot es posible obtener la información necesaria para que el equipo médico decida el punto exacto donde debe ser realizada la incisión, para que penetre la sonda y obtener una muestra para realizar la biopsia. El robot se encuentra perfectamente situado con respecto al paciente y porta en su extremo los instrumentos necesarios para realizar la incisión, tomar la muestra, etc.

Otro posible beneficio de la aplicación de la robótica a la cirugía se encuentra en el telediagnóstico y la telecirugía, esta última consiste en la operación remota de un paciente mediante un telemanipulador.

2.9 Ciencia Ficción

El concepto popular de un robot, es que tiene apariencia humana y que actúa como un ser humano. Este concepto de humanoide ha sido inspirado y estimulado por varias narraciones de ciencia ficción.

Una de las primeras obras importantes fue una novela de Mary Shelley, publicada en Inglaterra en 1817, con el título de “Frankenstein”. La narración ha sido popularizada en varias versiones a través de los años, plasmada en varias producciones cinematográficas

Una obra checoslovaca publicada en el año 1917 por Karel Capek, denominada “Rossum’s Universal Robots”, dió lugar al término robot. La palabra checa «robota» significa servidumbre o trabajador forzado, y cuando se tradujo al inglés se convirtió en el término robot.

Entre los escritores de ciencia ficción, Isaac Asimov ha contribuido con varias narraciones relativas a robots, comenzando en 1939, y a él se atribuye el acuñamiento del término «robótica». La imagen de un robot que aparece en su obra es el de una máquina bien diseñada y con una seguridad garantizada que actúa de acuerdo con tres principios denominados por Asimov las Tres Leyes de la Robótica, y son:

Un robot no puede actuar contra un ser humano o, mediante la inacción, permitir que un ser humano sufra daños.
Un robot debe obedecer las órdenes dadas por los seres humano, salvo que estén en conflicto con la Primera Ley.
Un robot debe proteger su propia existencia, a no ser que esté en conflicto con las dos primeras leyes.

La película titulada “The Day the Earth Stood Still”, de 1951, tenía como argumento una misión desde un planeta lejano enviada a la Tierra en un platillo volante para intentar establecer las bases para la paz entre las naciones del Universo.

La película 2001:” Una odisea del espacio”, de l968, tenía como protagonista a una computadora parlante muy inteligente llamada HAL. El trabajo de la computadora era vigilar y controlar los sistemas a bordo de la nave espacial en su camino al planeta Júpiter y ser un amigo y compañero de la tripulación de la nave.

La serie de “La Guerra de las Galaxias” en 1977, “El Imperio contraataca” en 1980 y “El retorno del Jedi” en 1983, presentaba a los robots como máquinas amistosas e inofensivas. Los robots R2D2 y C3PO son capaces de desplazarse en todas direcciones, son inteligentes y pueden comunicarse con sus dueños humanos.

Terminator I, Terminator II y Terminator III son algunas producciones que han tenido gran éxito, al igual que “El Hombre Bicentenario” y “Robocop”.

Estas son entre otras, algunas de las producciones cinematográficas donde queda de manifiesto la participación de la robótica en la ciencia ficción. Claramente existen muchas más películas, donde aparecen robot cada vez más sofisticados, tanto en su morfología como en su inteligencia.

Sin duda, el desarrollo tecnológico tendrá entre sus consecuencias una mayor participación de la robótica en la pantalla grande.

Sin lugar a dudas, la robótica posee una amplia gama de aplicaciones, lo cual ha quedado en evidencia en los puntos anteriores. Sin embargo, cada día se incursiona en otras áreas como por ejemplo:

Vigilancia y Seguridad: Robot que muestran el camino, en museos grandes empresas, etc. a invidentes y/o cualquier tipo de personas.

Ayuda a discapacitados: Robot que leen la escritura para invidentes.
Minería

Uso Doméstico: Robot que pueden dar masajes y hacer mandados simples.
Minería.