0 Evolucion Historica de La Robotica
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1 DEPARTAMENTO DE ENERGÍA Y MECÁNICA INGENIERÍA ELECTROMECÁNICA Y MECATRÓNICA ROBÓTICA INDUSTRIAL EVOLUCIÓN HISTÓRICA DE LA ROBÓTICA Ing. Marco Singaña
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DEPARTAMENTO DE ENERGÍA Y MECÁNICA
INGENIERÍA ELECTROMECÁNICA Y MECATRÓNICA
ROBÓTICA INDUSTRIAL
EVOLUCIÓN HISTÓRICA DE LA ROBÓTICA
Ing. Marco Singaña
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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.
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~50 A.C.
Herón de Alejandría
de Tarento
Diseña un dispensador mecánico de Vino, un Odómetro, y
Autómatas
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.
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.
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1738
Jacques Vaucanson
A mediados del siglo XVII, Jacques Vaucanson construyó un
pato con aparato digestivo transparente y compuesto por más
de cuatrocientas partes móviles y que batía las alas, comía y
realizaba completamente 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 las tarjetas
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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.
1805
H. Maillardet
H. Maillardet construyó una muñeca mecánica capaz de hacer
dibujos.
1822
Charles Babbage
Charles Babbage presentó un modelo a la que llamó Máquina
Diferencial en la Royal Astronomical Society.
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.
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1936
Alan Turing
Alan Turing introduce un modelo formal de computador
denominado la 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
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magnéticos y reproducirlas para accionar un máquina
mecánica. La patente estadounidense se emitió en1952.
1952
Instituto Tecnológico
de 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, al que llamó "Dispositivo de transferencia
articulada programado”. Constituía un 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
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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 televisión dentro del proyecto
MAC.
También en 1962, Tomovic y Boni desarrollan una mano con
un sensor de presión para la detección del objeto que
proporcionaba una señal de realimentación al motor.
1966
Standford Research
Institute
Un robot móvil llamado “Shakey‟‟ se desarrolló en SRI
(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.
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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 la Standford University se desarrolló el „Standford Arm‟‟, un
pequeño brazo de 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
Se desarrolló en SRI 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.
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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.
Otras películas
En películas posteriores a ésta, aparecen robots con
inteligencia artificial y en diferentes formas son: Blade Runner,
Terminator, Inteligencia Artificial, Yo Robot…
1978
Unimation
Unimation introdujo el Brazo Manipulador Universal
Programable PUMA (Programmable Universal Machine for
Assambly) para tareas de montaje, basándose en diseños
obtenidos en un estudio de la General Motors.
El robot PUMA era capaz de mover un objeto y colocarlo en
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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.
Se trata de un robot de estructura de caja que utiliza un brazo
constituido por tres dispositivos de deslizamiento ortogonales.
Para programar el robot RS-1 se utilizó el lenguaje AML,
desarrollado por IBM.
1983 Se publica un informe de Westinghouse Corp. bajo el patrocinio
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Westinghouse Corp.
National Science
Foundation
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. La operación típica de estos sistemas
permitía que se desarrollen programas para el robot utilizando
gráficos interactivos en una computadora personal y luego se
cargaban en el robot
1989
R Brooks y AM
Flynn
Mobile Robots
Group
Los 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 la
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
En 1996 aparece RoboTuna un robot diseñado por D Barrett,
del MIT, para estudio del movimiento de especies marinas.
C Campbell y S Wilkinson fabrican el Gastrobot, un robot
autopropulsado por dióxido de carbono, obtenido de la
digestión de materia orgánica
Ese mismo año es liberado en Marte el robot Sojourner, un
vehículo de seis ruedas controlado desde La Tierra, dotado
de un sistema autónomo de control que compensa los 10
minutos que tarda la orden en ser recibida en Marte.
Posteriormente los robots Spirit y Oportunity han explorado
con éxito la superficie marciana, sobrepasando ampliamente
las previsiones más optimistas
1999
Tiger Electronics
LEGO
SONY
Tiger Electronics lanza, en Navidad de 1999, el robot Furby,
una mascota mecánica que reacciona ante los cambios del
entorno y puede comunicarse mediante más de 800 frases en
su propio idioma, el “Furbish”, o en otras lenguas.
La casa danesa LEGO lanza los robots Mindstorms, dentro de
su programa Robotics Invention System.
SONY pone en el mercado el AIBO, un robot mascota canina.
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2000
Honda
En el 2000 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
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SITUACIÓN ACTUAL
Bajo esta concepción del robot; actualmente se han diseñado y construido muchos
tipos de robots, para muchas aplicaciones y con diferentes tecnologías, tales como:
ROBOT HUMANOIDE
Presenta las características de un ser humano: dos piernas, dos brazos, torso y
cabeza.
ROBOTS DE EDUCACIÓN Y ENTRETENIMIENTO
Pueden hablar, mover su cuerpo, brazos, ojos y cabeza.
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ROBOTS SEGWAY
Formado por dos, tres o cuatro ruedas. Pueden desplazar a un ser humano sobre él.
ROBOTS ÁPODOS
Máquinas que imitan el comportamiento de serpientes, gusanos, caracoles y otros
organismos vivos. No están dotados de partes móviles diferenciadas de su tronco.
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ROBOTS ROVER
Pueden desplazarse por territorios de diferente naturaleza. Se usa para investigar
territorios hostiles.
ROBOTS POLIMÓRFICOS
Capaces de adaptar diferentes formas físicas, de manera autónoma.
ROBOTS DE SERVICIO
Diseñados para trabajar en tareas del hogar, oficina, lugares públicos.
ROBOTS COLABORATIVOS
Interactúan entre sí para desarrollar una labor conjunta.
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ROBOTS DE EXPLORACIÓN
Exploración terrestre: un volcán, un arrecife. Exploración espacial: La Luna, Marte…
ROBOTS BÍPEDO
Son robot que disponen de dos piernas para desplazarse.
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ROBOTS MÉDICOS
Prótesis que se adaptan al cuerpo humano. Con ellos se logra igualar con precisión los
movimientos y funciones de los órganos o extremidades que suplen.
ANDROIDES
Se parecen y actúan como seres humanos. Los robots de hoy en día vienen en todas
las formas y tamaños.
