TECNOLOGICO DE ESTUDIOS SUPERIORES DEL ORIENTE DEL ESTADO DE MEXICO

INGENIERIA INDUSTRAL

MATERIA:ADMINISTRACION DE OPERACIONES

ROBOTICA INDUSTRIAL

AXEL A. NOLASCO HERNANDEZ

8 OCTUBRE 2014

Introduccin

A lo largo de lahistoriadel ser humano,el hombreha venido creandoherramientasy artefactos que lo ayudan a realizar tareas que tal vez para el solo resulte complicado y/o peligroso; y as se lleg a grandesinventosde mquinas que tienen varias ventajas entre ellas: maximizarcostos, reducirriesgospara obreros, disminuir tiempos de operacin,produccinen serie etc.

Como se ve, los robots juegan un papel fundamental en eldesarrollodeempresasy en la creacin de nuevas tecnolgicas. El robot industrial es la unin de una partemecnicacon una parteelectrnicaque a su vez funciona como dispositivo decontrolprincipal; dentro de este mecanismos existen otros, que a su vez ayudan

Existen varios robots industriales en la actualidad con diferentes grados de liberta,fuerza, precisin etc. Tal vez para el lector le resulte nuevo el concepto de grados de libertad, pero esto simplemente indica el nmero de movimientos posibles que puede ejecutar un robot.

RobotUnrobotes una entidad virtual o mecnica artificial. En la prctica, esto es por lo general un sistema electromecnico que, por su apariencia o sus movimientos, ofrece la sensacin de tener un propsito propio. La independencia creada en sus movimientos hace que sus acciones sean la razn de un estudio razonable y profundo en el rea de la ciencia y tecnologa. La palabra robot puede referirse tanto a mecanismos fsicos como a sistemas virtuales desoftware, aunque suele aludirse a los segundos con el trmino debots. No hay un consenso sobre qu mquinas pueden ser consideradas robots, pero s existe un acuerdo general entre los expertos y el pblico sobre que los robots tienden a hacer parte o todo lo que sigue: moverse, hacer funcionar un brazo mecnico, sentir y manipular su entorno y mostrar un comportamientointeligente, especialmente si ese comportamiento imita al de los humanos o a otros animales. Actualmente podra considerarse que un robot es una computadoracon la capacidad y el propsito de movimiento que en general es capaz de desarrollar mltiples tareas de manera flexible segn su programacin; as que podra diferenciarse de algn electrodomstico especfico.Aunque las historias sobre ayudantes y acompaantes artificiales, as como los intentos de crearlos, tienen una larga historia, las mquinas totalmente autnomas no aparecieron hasta elsiglo XX. El primer robot programable y dirigido de forma digital, elUnimate, fue instalado en 1961 para levantar piezas calientes de metal de una mquina de tinte y colocarlas.Por lo general, la gente reacciona de forma positiva ante los robots con los que se encuentra. Los robots domsticos para la limpieza y mantenimiento del hogar son cada vez ms comunes en los hogares. No obstante, existe una cierta ansiedad sobre el impacto econmico de la automatizacin y la amenaza del armamento robtico, una ansiedad que se ve reflejada en el retrato a menudo perverso y malvado de robots presentes en obras de la cultura popular. Comparados con sus colegas de ficcin, los robots reales siguen siendo limitados.EtimologaEl gran pblico conoci la palabra robot a travs de la obraR.U.R. (Rossum's Universal Robots)del dramaturgo checoKarel apek, que se estren en1921.La palabra se escriba como "robotnik".Sin embargo, no fue este autor apek quien invent la palabra. En una breve carta escrita a la editorial del Diccionario Oxford, atribuye a su hermano Josef la creacin del trmino.En un artculo publicado en la revista checaLidov novinyen 1933, explic que originalmente los quiso llamarlaboi(dellatnlabor, trabajo). Sin embargo, no le gustaba la palabra y pidi consejo a su hermano Josef, que le sugiri "roboti". La palabrarobotasignifica literalmente trabajo o labor y figuradamente "trabajo duro" enchecoy muchaslenguas eslavas. Tradicionalmente robota era el periodo de trabajo que un siervo deba otorgar a su seor, generalmente 6 meses del ao.Laservidumbrese prohibi en 1848 enBohemia, por lo que cuando apek escribiR.U.R., el uso del trminorobotaya se haba extendido a varios tipos de trabajo, pero el significado obsoleto de "servidumbre" seguira reconocindose. La palabrarobtica, usada para describir este campo de estudio, fue acuada por el escritor deciencia ficcinIsaac Asimov. La robtica concentra 3 reas de estudio: lamecatrnica, lafsicay lasmatemticascomo ciencias bsicas.HistoriaLos primeros autmatasEn el siglo IV antes de Cristo, el matemtico griegoArquitasde Tarento construy un ave mecnica que funcionaba con vapor y al que llam La paloma. Tambin el ingenieroHern de Alejandra(10-70d.C.) cre numerosos dispositivos automticos que los usuarios podan modificar, y describi mquinas accionadas por presin de aire, vapor y agua.6Por su parte, el estudioso chino Su Sung levant una torre de reloj en 1088 con figuras mecnicas que daban las campanadas de las horas. Al Jazari(11361206), un inventor musulmn de la dinasta Artuqid, dise y construy una serie de mquinas automatizadas, entre los que haba tiles de cocina, autmatas musicales que funcionaban con agua, y en 1206 los primeros robots humanoides programables. Las mquinas tenan el aspecto de cuatro msicos a bordo de un bote en un lago, entreteniendo a los invitados en las fiestas reales. Su mecanismo tena un tambor programable con clavijas que chocaban con pequeas palancas que accionaban instrumentos de percusin. Podan cambiarse los ritmos y patrones que tocaba el tamborilero moviendo las clavijas.Desarrollo modernoEl artesano japonsHisashige Tanaka(17991881), conocido como el Edisonjapons, cre una serie de juguetes mecnicos extremadamente complejos, algunos de los cuales servan t, disparaban flechas retiradas de un carcaj e incluso trazaban unkanji(caracteres utilizados en la escritura japonesa). Por otra parte, desde la generalizacin del uso de la tecnologa en procesos de produccin con laRevolucin Industrialse intent la construccin de dispositivos automticos que ayudasen o sustituyesen al hombre. Entre ellos destacaron los Jaquemarts, muecos de dos o ms posiciones que golpean campanas accionados por mecanismos de relojera china y japonesa.Robots equipados con una sola rueda fueron utilizados para llevar a cabo investigaciones sobre conducta, navegacin y planeo de ruta. Cuando estuvieron listos para intentar nuevamente con los robots caminantes, comenzaron con pequeos hexpodos y otros tipos de robots de mltiples patas. Estos robots imitaban insectos yartrpodosen funciones y forma. Como se ha hecho notar anteriormente, la tendencia se dirige hacia ese tipo de cuerpos que ofrecen gran flexibilidad y han probado adaptabilidad a cualquier ambiente. Con ms de 4 piernas, estos robots son estticamente estables lo que hace que el trabajar con ellos sea ms sencillo. Slo recientemente se han hecho progresos hacia los robots con locomocin bpeda.En el sentido comn de unautmata, el mayor robot en el mundo tendra que ser elMaeslantkering, una barrera para tormentas delPlan Deltaen losPases Bajosconstruida en losaos 1990, la cual se cierra automticamente cuando es necesario. Sin embargo, esta estructura no satisface los requerimientos de movilidad o generalidad.En 2002HondaySony, comenzaron a vender comercialmente robots humanoides como mascotas. Los robots con forma deperroo de serpiente se encuentran, sin embargo, en una fase de produccin muy amplia, el ejemplo ms notorio ha sidoAibode Sony.La robtica en la actualidadEn la actualidad, los robots comerciales e industriales son ampliamente utilizados, y realizan tareas de forma ms exacta o ms barata que los humanos. Tambin se les utiliza en trabajos demasiado sucios, peligrosos o tediosos para los humanos. Los robots son muy utilizados en plantas de manufactura, montaje y embalaje, en transporte, en exploraciones en la Tierra y en el espacio, ciruga, armamento, investigacin en laboratorios y en la produccin en masa de bienes industriales o de consumo. Otras aplicaciones incluyen la limpieza de residuos txicos, minera, bsqueda y rescate de personas y localizacin de minas terrestres.Existe una gran esperanza, especialmente enJapn, de que el cuidado del hogar para la poblacin de edad avanzada pueda ser desempeado por robots. Los robots parecen estar abaratndose y reduciendo su tamao, una tendencia relacionada con la miniaturizacin de los componentes electrnicos que se utilizan para controlarlos. Adems, muchos robots son diseados en simuladoresmucho antes de construirse y de que interacten con ambientes fsicos reales. Un buen ejemplo de esto es el equipoSpiritual Machine,un equipo de 5 robots desarrollado totalmente en un ambiente virtual para jugar al ftbol en la liga mundial de laF.I.R.A. Adems de los campos mencionados, hay modelos trabajando en el sector educativo, servicios (por ejemplo, en lugar de recepcionistas humanoso vigilancia) y tareas de bsqueda y rescate.Usos mdicosRecientemente se ha logrado un gran avance en los robots dedicados a la medicina,con dos compaas en particular,Computer MotioneIntuitive Surgical, que han recibido la aprobacin regulatoria en Amrica del Norte, Europa y Asia para que sus robots sean utilizados en procedimientos de ciruga invasiva mnima. Desde la compra de Computer Motion (creador del robot Zeus) por Intuitive Surgical, se han desarrollado ya tres modelos de robotDa Vincipor esta ltima. En la actualidad, existen ms de 2.300 robots quirrgicos Da Vinci en el mundo, con aplicaciones en Urologa, Ginecologa, Ciruga general, Ciruga Peditrica, Ciruga Torcica, Ciruga Cardaca y ORL. Tambin la automatizacin de laboratorios es un rea en crecimiento. Aqu, los robots son utilizados para transportar muestras biolgicas o qumicas entre instrumentos tales como incubadoras, manejadores de lquidos y lectores. Otros lugares donde los robots estn reemplazando a los humanos son la exploracin del fondo ocenico y exploracin espacial. Para esas tareas se suele recurrir a robots de tipoartrpodo.Modelos de vueloEn fases iniciales de desarrollo hay robots alados experimentales y otros ejemplos que explotan el biomimetismo. Se espera que los as llamados nanomotoresycables inteligentessimplifiquen drsticamente el poder de locomocin, mientras que la estabilizacin en vuelo parece haber sido mejorada substancialmente porgiroscopiosextremadamente pequeos.Modelos militaresUn impulsor muy significativo de este tipo de investigaciones es el desarrollo de equipos de espionaje militar.Arquitectura de los robotsExisten diferentes tipos y clases de robots, entre ellos con forma humana, de animales, de plantas o incluso de elementos arquitectnicos pero todos se diferencian por sus capacidades y se clasifican en 4 formas:1. Androides: robots con forma humana. Imitan el comportamiento de las personas, su utilidad en la actualidad es de solo experimentacin. La principal limitante de este modelo es la implementacin del equilibrio en el desplazamiento, pues es bpedo.2. Mviles: se desplazan mediante una plataforma rodante (ruedas); estos robots aseguran el transporte de piezas de un punto a otro.3. Zoomrficos: es un sistema de locomocin imitando a los animales. La aplicacin de estos robots sirve, sobre todo, para el estudio de volcanes y exploracin espacial.4. Poliarticulados: mueven sus extremidades con pocosgrados de libertad. Su principal utilidad es industrial, para desplazar elementos que requieren cuidados.En sta ltima se puede clasificar segn su morfologa en: Robots angulares o antropomrficos, robots cilndricos, robots esfricos o polares, robots tipo SCARA, robots paralelos, robots cartesianos, entre otros.

La mano robticaEl robot de fabricacin ms comn es el brazo robtico. Un brazo robtico tpico se compone de siete segmentos metlicos, unidos por seis articulaciones. La computadora controla el robot girando motores individuales conectados a cada paso conjunta (unos brazos ms grandes utilizan la hidrulica o neumtica). A diferencia de los motores de corriente, los motores de paso pueden moverse en incrementos exactos (echa un vistazo a Anaheim Automation para saber cmo). Esto permite que el ordenador pueda mover el brazo de manera muy precisa, repitiendo exactamente el mismo movimiento una y otra vez. El robot utiliza sensores de movimiento para hacer que se mueva con la cantidad justa. Un robot industrial con seis articulaciones se asemeja mucho a un brazo humano - tiene el equivalente de un hombro, un codo y la mueca a. Tpicamente, el hombro est montado en una estructura de base estacionaria en lugar de a un cuerpo mvil. Este tipo de robot tiene seis grados de libertad, lo que significa que puede pivotar en seis formas diferentes. Un brazo humano, en comparacin, tiene siete grados de libertad.El trabajo de su brazo es mover la mano de un lugar a otro. Del mismo modo, el trabajo del brazo robtico es mover un efector final de un lugar a otro. Se puede equipar brazos robticos con todo tipo de efectores de extremo, que estn adaptados a una aplicacin particular. Un efector final comn es una versin simplificada de la mano, que puede captar y transportar objetos diferentes. Las manos robticas a menudo han incorporado sensores de presin que le dicen a la computadora que tan duro el robot est sujetando un objeto en particular. Esto evita que el robot caiga o se rompa lo que lleva. Otros efectores finales incluyen sopletes, los ejercicios y las pinturas en aerosol.Robots industrialesLos robots industriales estn diseados para hacer exactamente lo mismo, en un ambiente controlado, una y otra vez. Por ejemplo, un robot podra torcer las tapas en frascos de mantequilla de man que bajan una lnea de montaje. Para ensear a un robot cmo hacer su trabajo, el programador gua el brazo a travs de los movimientos utilizando un controlador de mano (Teachpendant). El robot almacena la secuencia exacta de los movimientos en su memoria, y lo hace una y otra vez cada vez que una nueva unidad viene por la lnea de montaje.Existen diferentes tcnicas para programar robots industriales. Entre ellas se encuentran las tcnicas de programacin gestual y las de programacin textual. En la programacin gestual un operario gua al robot, manualmente o mediante controles remotos, ensendole la tarea que este debe realizar. El robot va almacenando los pasos a seguir y luego puede repetirlos de manera autnoma. En la programacin textual, en cambio, se realizan primero los clculos de las posiciones y trayectorias que el robot debe recorre y, con esta informacin, se crean las instrucciones del programa que el robot deber ejecutar. Una vez transferido el programa al robot, este puede comenzar a realizar la tarea de manera autnoma.La mayora de los robots industriales trabajan en cadenas de montaje de automviles, poniendo los coches juntos. Los robots pueden hacer un montn de este trabajo ms eficientemente que los seres humanos porque son tan precisos. Siempre perforar en el mismo lugar, y siempre apriete los pernos con la misma cantidad de fuerza, no importa cuntas horas ha estado trabajando. Robots de fabricacin son tambin muy importantes en la industria informtica. Se necesita una mano increblemente precisa para armar un pequeo microchip.Proyectos en marcha Proyecto Autmata Abierto. El propsito de este proyecto es desarrollar software modular y componentes electrnicos, desde los cuales sea posible ensamblar un robot mvil basado en una computadora personal que pueda ser utilizado en ambientes de casas u oficinas. Todo elcdigo fuentees distribuido bajos los trminos de la Licencia Pblica General (GNU). Dean Kamen, fundador deFIRSTy de la Sociedad Americana de Ingenieros Mecnicos (ASME), ha creado una Competencia Robtica multinacional que rene a profesionales y jvenes para resolver problemas de diseo de ingeniera de manera competitiva. En 2003, el torneo cont con ms de 20.000 estudiantes en ms de 800 equipos en 24 competiciones. Los equipos vienen deCanad, Brasil,Reino UnidoyEstados Unidos. A diferencia de las competiciones de los robots de lucha sumo que se celebran regularmente en algunos lugares o las peleas de ficcin de BattleBotstransmitidas por televisin, estos torneos incluyen la construccin de un robot.El impacto de los robots en el plano laboralMuchas grandes empresas, como Intel, Sony, General Motors, Dell, han implementado en sus lneas de produccin unidades robticas para desempear tareas que por lo general hubiesen desempeado trabajadores de carne y hueso en pocas anteriores.Esto ha causado una agilizacin en los procesos realizados, as como un mayor ahorro de recursos, al disponer de mquinas que pueden desempear las funciones de cierta cantidad de empleados a un costo relativamente menor y con un grado mayor de eficiencia, mejorando notablemente el rendimiento general y las ganancias de la empresa, as como la calidad de los productos ofrecidos.Pero, por otro lado, ha suscitado y mantenido inquietudes entre diversos grupos por su impacto en la tasa de empleos disponibles, as como su repercusin directa en las personas desplazadas. Dicha controversia ha abarcado el aspecto de la seguridad, llamando la atencin de casos como el ocurrido en Jackson,Mchigan, el 21 de julio de 1984 donde un robot aplast a un trabajador contra una barra de proteccin en la que aparentemente fue la primera muerte relacionada con un robot en los EE. UU. Debido a esto se ha llamado la atencin sobre la tica en el diseo y construccin de los robots, as como la necesidad de contar con lineamientos claros de seguridad que garanticen una correcta interaccin entre humanos y mquinas.La Relacin Robots - ONUEl relator especial de la ONU sobre ejecuciones extrajudiciales, sumarias o arbitrarias, Christof Heyns, est tratando de detener la creacin y el esparcimiento de los robots autnomos letales (LAR) conocidos tambin como robots asesinos, hacia otros pases de manera general. Heyns realiz un informe en el que se menciona de manera muy significativa la necesidad de realizar una legislacin o protocolo mundial, que describa el compromiso serio y significativo de poner un lmite al desarrollo de esta tecnologa que probablemente en un futuro no muy lejano, a los robots se les confiera el poder y el permiso para matar a los seres humanos.As mismo mencion que mientras los drones sigan teniendo a un ser humano como su controlador que les dirija a quin matar y a quien no; tambin sera muy probable que los robots asesinos debido a su programacin enfocada al ataque contra los seres humanos y a la destruccin de los mismos puede ser un grave peligro. En su informe nos plantea su idea sobre las preocupaciones de las posibles consecuencias del uso de los (LAR), y es que, segn Heyns los robots podran desequilibrar la balanza entre la guerra y la paz, y no solo eso, si no que estos robots tienen una estructura que les permite tener un largo alcance al momento de ser utilizados.El relator propuso que el desarrollo de esta tecnologa no dejara nada bueno para nadie, quiz para las grandes potencias que tienen planeado una guerra o el aprovechamiento de algunos recursos. Pero la cuestin aqu es la programacin que pueden tener estos robots, porque ser posible que un robot pueda distinguir entre los combatientes y los civiles?Para finalizar su informe, nos menciona que a pesar de que su implementacin sera inaceptable, tambin sera muy importante que se legalicen una serie de reglas que permitan un manejo en el desarrollo de esta tecnologa que no beneficiara para nada a la sociedad, y en cambio estara representando un grave problema para todo el mundo, porque si los robots pudieran tomar por s mismos algunas decisiones, estaramos en un gran riesgo que no se debe permitir o por lo menos lograr controlar el manejo de estos robots.As que, deberamos de formalizar de una vez por todas en las restricciones del uso y la construccin de esta tecnologa, as como tener la capacidad moral y tica de realizar robots en beneficio de la sociedad, que contribuyan en todo momento con los seres humanos. Esta tecnologa nos abrir camino a un futuro prometedor donde resplandezca paz y una buena interaccin entre robots y humanos. Slo pido a las grandes potencias que no tengan en mente destruir este hermoso planeta que nos ha dotado de mucha vida y felicidad a todos nosotros y sobre todo a las futuras generaciones.

RobticaLarobticaes la rama de latecnologaque se dedica al diseo, construccin, operacin, disposicin estructural, manufactura y aplicacin de losrobots. La robtica combina diversas disciplinas como son: lamecnica, laelectrnica, lainformtica, lainteligencia artificial, laingeniera de controly lafsica.Otras reas importantes en robtica son ellgebra, losautmatas programables, laanimatrnicay lasmquinas de estados.El trminorobotse populariz con el xito de la obraR.U.R. (Robots Universales Rossum), escrita porKarel apeken 1920. En la traduccin al ingls de dicha obra, la palabra checarobota, que significatrabajos forzados, fue traducida alinglscomorobot.

FechaImportanciaNombre del robotInventor

Siglo Ia.C. y antesDescripciones de ms de 100 mquinas y autmatas, incluyendo un artefacto con fuego, un rgano de viento, una mquina operada mediante una moneda, una mquina de vapor, enPneumaticayAutmatadeHern de AlejandraAutmataCtesibiode Alejandra, Filn de Bizancio, Hern de Alexandria, y otros

c. 1495Diseo de un robot humanoideCaballero mecnicoLeonardo da Vinci

1738Pato mecnico capaz de comer, agitar sus alas y excretar.Digesting DuckJacques de Vaucanson

1800sJuguetes mecnicos japoneses que sirven t, disparan flechas y pintan.JuguetesKarakuriHisashige Tanaka

1921Aparece el primerautmatade ficcin llamado "robot", aparece enR.U.R.Rossum's Universal RobotsKarel apek

1930sSe exhibe un robot humanoide en laExposicin Universalentre los aos 1939 y 1940ElektroWestinghouse Electric Corporation

1942La revistaAstounding Science Fictionpublica "Crculo Vicioso" (Runarounden ingls). Una historia de ciencia ficcin donde se da a conocer lasTres leyes de la robticaSPD-13 (apodado "Speedy")Isaac Asimov

1948Exhibicin de un robot con comportamiento biolgico simple5Elsie y ElmerWilliam Grey Walter

1956Primer robot comercial, de la compaa Unimation fundada porGeorge DevolyJoseph Engelberger, basada en una patente de Devol6UnimateGeorge Devol

1961Se instala el primer robot industrialUnimateGeorge Devol

1963Primer robot "palletizing"7

1973Primer robot con seis ejes electromecnicosFamulusKUKA Robot Group

1982El robot completo(The Complete Robot en ingls). Una coleccin de cuentos de ciencia ficcin de Isaac Asimov, escritos entre 1940 y 1976, previamente publicados en el libroYo, roboty en otras antologas, volviendo a explicar lastres leyes de la robticacon ms ahnco y complejidad moral. Incluso llega a plantear la muerte de un ser humano por la mano de un robot con las tres leyes programadas, por lo que decide incluir una cuarta ley "La ley 0 (cero)"Robbie, SPD-13(Speedy), QT1(Cutie), DV-5(Dave), RB-34(Herbie), NS-2(Nestor), NDR (Andrew), Daneel OlivawIsaac Asimov

2000Robot Humanoidecapaz de desplazarse de forma bpeda e interactuar con las personasASIMOHonda Motor Co. Ltd

Clasificacin de los robotsSegn su cronologaLa que a continuacin se presenta es la clasificacin ms comn: 1. Generacin.Manipuladores. Son sistemas mecnicos multifuncionales con un sencillo sistema de control, bien manual, de secuencia fija o de secuencia variable. 2. Generacin.Robots de aprendizaje. Repiten una secuencia de movimientos que ha sido ejecutada previamente por un operador humano. El modo de hacerlo es a travs de un dispositivo mecnico. El operador realiza los movimientos requeridos mientras el robot le sigue y los memoriza. 3. Generacin.Robots con control sensorizado. El controlador es una computadora que ejecuta las rdenes de un programa y las enva al manipulador para que realice los movimientos necesarios. 4. Generacin.Robots inteligentes. Son similares a los anteriores, pero adems poseen sensores que envan informacin a la computadora de control sobre el estado del proceso. Esto permite una toma inteligente de decisiones y el control del proceso en tiempo real.Segn su estructuraLa estructura, es definida por el tipo de configuracin general del Robot, puede ser metamrfica. El concepto de metamorfismo, de reciente aparicin, se ha introducido para incrementar la flexibilidad funcional de un Robot a travs del cambio de su configuracin por el propio Robot. El metamorfismo admite diversos niveles, desde los ms elementales (cambio de herramienta o de efecto terminal), hasta los ms complejos como el cambio o alteracin de algunos de sus elementos o subsistemas estructurales. Los dispositivos y mecanismos que pueden agruparse bajo la denominacin genrica del Robot, tal como se ha indicado, son muy diversos y es por tanto difcil establecer una clasificacin coherente de los mismos que resista un anlisis crtico y riguroso. La subdivisin de los Robots, con base en su arquitectura, se hace en los siguientes grupos: poliarticulados, mviles, androides, zoomrficos e hbridos. 1.PoliarticuladosEn este grupo se encuentran los Robots de muy diversa forma y configuracin, cuya caracterstica comn es la de ser bsicamente sedentarios (aunque excepcionalmente pueden ser guiados para efectuar desplazamientos limitados) y estar estructurados para mover sus elementos terminales en un determinado espacio de trabajo segn uno o ms sistemas de coordenadas, y con un nmero limitado de grados de libertad. En este grupo, se encuentran los manipuladores, los Robots industriales, los Robots cartesianos y se emplean cuando es preciso abarcar una zona de trabajo relativamente amplia o alargada, actuar sobre objetos con un plano de simetra vertical o reducir el espacio ocupado en el suelo. 2.MvilesSon Robots con gran capacidad de desplazamiento, basada en carros o plataformas y dotada de un sistema locomotor de tipo rodante. Siguen su camino por telemando o guindose por la informacin recibida de su entorno a travs de sus sensores. Estos Robots aseguran el transporte de piezas de un punto a otro de una cadena de fabricacin. Guiados mediante pistas materializadas a travs de la radiacin electromagntica de circuitos empotrados en el suelo, o a travs de bandas detectadas fotoelctricamente, pueden incluso llegar a sortear obstculos y estn dotados de un nivel relativamente elevado de inteligencia. 3.AndroidesSon Robots que intentan reproducir total o parcialmente la forma y el comportamiento cinemtico del ser humano. Actualmente, los androides son todava dispositivos muy poco evolucionados y sin utilidad prctica, y destinados, fundamentalmente, al estudio y experimentacin. Uno de los aspectos ms complejos de estos Robots, y sobre el que se centra la mayora de los trabajos, es el de la locomocin bpeda. En este caso, el principal problema es controlar dinmica y coordinadamente en el tiempo real el proceso y mantener simultneamente el equilibrio del Robot. 4.ZoomrficosLos Robots zoomrficos, que considerados en sentido no restrictivo podran incluir tambin a los androides, constituyen una clase caracterizada principalmente por sus sistemas de locomocin que imitan a los diversos seres vivos. A pesar de la disparidad morfolgica de sus posibles sistemas de locomocin es conveniente agrupar a los Robots zoomrficos en dos categoras principales: caminadores y no caminadores. El grupo de los Robots zoomrficos no caminadores est muy poco evolucionado. Los experimentos efectuados en Japn basados en segmentos cilndricos biselados acoplados axialmente entre s y dotados de un movimiento relativo de rotacin. Los Robots zoomrficos caminadores multpedos son muy numerosos y estn siendo objeto de experimentos en diversos laboratorios con vistas al desarrollo posterior de verdaderos vehculos terrenos, piloteados o autnomos, capaces de evolucionar en superficies muy accidentadas. Las aplicaciones de estos Robots sern interesantes en el campo de la exploracin espacial y en el estudio de los volcanes. 5.HbridosCorresponden a aquellos de difcil clasificacin, cuya estructura se sita en combinacin con alguna de las anteriores ya expuestas, bien sea por conjuncin o por yuxtaposicin. Por ejemplo, un dispositivo segmentado articulado y con ruedas, es al mismo tiempo, uno de los atributos de los Robots mviles y de los Robots zoomrficos.

Robot industrialEl campo de larobticaindustrialpuede definirse como el estudio, diseo y uso derobotspara la ejecucin de procesos industriales. Ms formalmente, el estndarISOdefine unrobot industrial como un manipulador programable en tres o ms ejes multipropsito, controlado automticamente y reprogramable. HistoriaEl robot industrial ms antiguo conocido, conforme a la definicin de la ISO se complet con "Bill" Griffith P. Taylor en 1937 y publicado en la revista Meccano, Marzo de 1938. La "gra" como se denomin el dispositivo que fue construido casi en su totalidad con piezas Meccano y accionado por un nico motor elctrico. Cinco ejes de movimiento son posibles, incluyendo Grab y Rotacin Grab. La automatizacin se logr mediante el uso de cinta de papel perforado para activar solenoides, lo que facilitara el movimiento de las palancas de control de la gra. El robot puede apilar bloques de madera en los patrones pre-programados. El nmero de revoluciones del motor requeridas para cada movimiento deseado se represent por primera vez en el papel de grfico. Esta informacin se transfiere a continuacin a la cinta de papel, que tambin fue impulsada por el nico motor del robot. Chris Shute construy una rplica completa del robot en 1997.Por su parteGeorge Devolestaba especialmente interesado en el diseo de una mquina que fuera de fcil manejo y solicita las primeras patentes de robtica en 1954(otorgada en 1961). La primera compaa en producir un robot fue Unimation (Universal Automation), fundada por Devol y Joseph F. Engelberger en 1956, y se basa en las patentes originales de Devol. Los robots de Unimation tambin fueron llamados mquinas de transferencia programables, ya que su principal uso en un principio era transferir objetos de un punto a otro, a menos de tres metros o menos de distancia. Ellos utilizan actuadores hidrulicos y fueron programados en conjuntos de coordenadas, es decir, los ngulos de las distintas articulaciones se almacenaron durante una fase de enseanza y reproducidos en funcionamiento. Tenan una precisin de 1/10,000 de pulgada (nota: aunque la precisin no es una medida adecuada para robots), generalmente evaluados en trminos de repetitividad. Unimation despus otorg licencias de su tecnologa a Kawasaki Heavy Industries y GKN, los cuales fabricaron Unimates en Japn e Inglaterra, respectivamente. Desde hace algn tiempo el nico competidor de Unimation fue Cincinnati Milacron Inc. de Ohio. Esto cambi radicalmente en la dcada de 1970 cuando varios grandes conglomerados japoneses comenzaron a producir robots industriales similares.En 1969,Victor Scheinmanseen laUniversidad de Stanford, un sistema elctrico, 6 ejes articulados al robot fueron diseados para permitir una solucin de brazo. Esto le permiti seguir con precisin arbitraria y ampliar el uso potencial de los robots ms sofisticados para aplicaciones tales como montaje y soldadura. Scheinman entonces dise un segundo brazo para el Laboratorio de IA del MIT, llamado el "Brazo MIT". Scheinman, despus de recibir una beca de Unimation para desarrollar sus diseos, que se vende a los diseos que ms Unimation ha desarrollado con el apoyo de General Motors y, posteriormente, comercializada como la mquina universal programable para ensamblaje (PUMA). En 1973KUKA Robticaconstruy su primer robot, conocido como FAMULUS, este es el primer robot articulado de seis ejes electromecnicamente impulsada.En el inters por la robtica en el aumento de fines de la dcada de 1970 muchas empresas de EE.UU. entraron en el campo, incluidas las grandes empresas como General Electric y General Motors (que formaba empresas mixtas con capiiZ Robotics FANUC LTD de Japn). EE.UU. start-ups incluido Automatix y Adept Technology, Inc A la altura del robot auge en 1984, Unimation fue adquirida por Westinghouse Electric Corporation por 107 millones de dlares EE.UU. Westinghouse vendido a Unimation Staubli Faverges SCA de Francia en 1988, que se siguen haciendo robots articulados para la industria general y aplicaciones de sala limpia e incluso compr la divisin de robtica de Bosch a finales de 2004.Aparte de lo dicho anteriormente existen 5 tipos de robot: Robots manipuladores Robots de aprendizaje o repeticin Robot de computadores Robots inteligentes (experimentales) Micro y Nano-robotsLas empresas japonesas lograron sobrevivir en este mercado, dentro de las ms importantes estn: la empresa italianaComau, Adept Tecnology, Staubli-Unimation, la empresa multinacional suizaABB(Asea Brown-Boveri), y la empresa alemanaKUKA Robotics.Entre los robots considerados de ms utilidad en la actualidad se encuentran los robots industriales o manipuladores.Existen ciertas dificultades a la hora de establecer una definicin formal de lo que es un robot industrial. La primera de ellas surge de la diferencia conceptual entre el mercado japons y el euro-americano de lo que es un robot y lo que es un manipulador. As, mientras que para los japoneses un robot industrial es cualquier dispositivo mecnico dotado de articulaciones mviles destinado a la manipulacin, el mercado occidental es ms restrictivo, exigiendo una mayor complejidad, sobre todo en lo relativo al control. En segundo lugar, y centrndose ya en el concepto occidental, aunque existe una idea comn acerca de lo que es un robot industrial, no es fcil ponerse de acuerdo a la hora de determinar una definicin formal. Adems, la evolucin de la robtica ha ido obligando a diferentes actualizaciones de su definicin.La definicin ms comnmente aceptada posiblemente sea la de la Asociacin de Industrias de Robtica (RIA,Robotic Industry Association), segn la cual:"Unrobot industriales un manipulador multifuncional reprogramable, capaz de mover materias, piezas, herramientas, o dispositivos especiales, segn trayectorias variables, programadas para realizar tareas diversas"Esta definicin, ligeramente modificada, ha sido adoptada por la Organizacin Internacional de Estndares (ISO) que define al robot industrial como:"Manipulador multifuncional reprogramable con varios grados de libertad, capaz de manipular materias, piezas, herramientas o dispositivos especiales segn trayectorias variables programadas para realizar tareas diversas"Se incluye en esta definicin la necesidad de que el robot tenga varios grados de libertad. Una definicin ms completa es la establecida por la Asociacin Francesa de Normalizacin (AFNOR), que define primero el manipulador y, basndose en dicha definicin, el robot:Manipulador: mecanismo formado generalmente por elementos en serie, articulados entre s, destinado al agarre y desplazamiento de objetos. Es multifuncional y puede ser gobernado directamente por un operador humano o mediante dispositivo lgico.

Robot: manipulador automtico servo-controlado, reprogramable, polivalente, capaz de posicionar y orientar piezas, tiles o dispositivos especiales, siguiendo trayectoria variables reprogramables, para la ejecucin de tareas variadas. Normalmente tiene la forma de uno o varios brazos terminados en una mueca. Su unidad de control incluye un dispositivo de memoria y ocasionalmente de percepcin del entorno. Normalmente su uso es el de realizar una tarea de manera cclica, pudindose adaptar a otra sin cambios permanentes en su material.Por ltimo, la Federacin Internacional de Robtica (IFR,International Federation of Robotics) distingue entre robot industrial de manipulacin y otros robots:"Por robot industrial de manipulacin se entiende una mquina de manipulacin automtica, reprogramable y multifuncional con tres o ms ejes que pueden posicionar y orientar materias, piezas, herramientas o dispositivos especiales para la ejecucin de trabajos diversos en las diferentes etapas de la produccin industrial, ya sea en una posicin fija o en movimiento"En esta definicin se debe entender que la reprogramabilidad y la multifuncin se consiguen sin modificaciones fsicas del robot.Comn en todas las definiciones anteriores es la aceptacin del robot industrial como un brazo mecnico con capacidad de manipulacin y que incorpora un control ms o menos complejo. Un sistema robotizado, en cambio, es un concepto ms amplio. Engloba todos aquellos dispositivos que realizan tareas de forma automtica en sustitucin de un ser humano y que pueden incorporar o no a uno o varios robots, siendo esto ltimo lo ms frecuente.1. Estructura de los robots industrialesUn manipulador robtico consta de una secuencia de elementos estructurales rgidos, denominados enlaces oeslabones,conectados entre s mediante juntasarticulaciones, que permiten el movimiento relativo de cada dos eslabones consecutivos.

Elementos estructurales de un robot industrialUna articulacin puede ser: Lineal(deslizante, traslacional o prismtica), si un eslabn desliza sobre un eje solidario al eslabn anterior. Rotacional, en caso de que un eslabn gire en torno a un eje solidario al eslabn anterior.

a)b)

Distintos tipos de articulaciones de un robot:a) lineal, b) rotacionales

El conjunto de eslabones y articulaciones se denominacadena cinemtica. Se dice que una cadena cinemtica es abierta si cada eslabn se conecta mediante articulaciones exclusivamente al anterior y al siguiente, exceptuando el primero, que se suele fijar a un soporte, y el ltimo, cuyo extremo final queda libre. A ste se puede conectar unelemento terminaloactuador final:una herramienta especial que permite al robot de uso general realizar una aplicacin particular, que debe disearse especficamente para dicha aplicacin: una herramienta de sujecin, de soldadura, de pintura, etc. El punto ms significativo del elemento terminal se denominapunto terminal(PT). En el caso de una pinza, el punto terminal vendra a ser el centro de sujecin de la misma.

Punto terminal de un manipuladorLos elementos terminales pueden dividirse en dos categoras: pinzas(gripper) herramientasLaspinzasse utilizan para tomar un objeto, normalmente la pieza de trabajo, y sujetarlo durante el ciclo de trabajo del robot. Hay una diversidad de mtodos de sujecin que pueden utilizarse, adems de los mtodos mecnicos obvios de agarre de la pieza entre dos o ms dedos. Estos mtodos suplementarios incluyen el empleo de casquillos de sujecin, imanes, ganchos, y cucharas.Unaherramientase utiliza como actuador final en aplicaciones en donde se exija al robot realizar alguna operacin sobre la pieza de trabajo. Estas aplicaciones incluyen la soldadura por puntos, la soldadura por arco, la pintura por pulverizacin y las operaciones de taladro. En cada caso, la herramienta particular est unida a la mueca del robot para realizar la operacin.A los manipuladores robticos se les suele denominar tambinbrazos de robotpor la analoga que se puede establecer, en muchos casos, con las extremidades superiores del cuerpo humano.

Semejanza de un brazo manipulador con la anatoma humanaSe denominagrado de libertad(g.d.l.) a cada una de las coordenadas independientes que son necesarias para describir el estado del sistema mecnico del robot (posicin y orientacin en el espacio de sus elementos). Normalmente, en cadenas cinemticas abiertas, cada par eslabn-articulacin tiene un solo grado de libertad, ya sea de rotacin o de traslacin. Pero una articulacin podra tener dos o ms g.d.l. que operan sobre ejes que se cortan entre s.

Distintos grados de libertad de un brazo de robotPara describir y controlar el estado de un brazo de robot es preciso determinar: La posicin del punto terminal (o de cualquier otro punto) respecto de un sistema de coordenadas externo y fijo, denominado el sistema mundo. El movimiento del brazo cuando los elementos actuadores aplican sus fuerzas y momentos.El anlisis desde el punto de vista mecnico de un robot se puede efectuar atendiendo exclusivamente a sus movimientos (estudio cinemtico) o atendiendo adems a las fuerzas y momentos que actan sobre sus partes (estudio dinmico) debidas a los elementos actuadores y a la carga transportada por el elemento terminal.2.Configuraciones morfolgicasy parmetros caractersticosde los robots industrialesSegn la geometra de su estructura mecnica, un manipulador puede ser: Cartesiano, cuyo posicionamiento en el espacio se lleva a cabo mediante articulaciones lineales. Cilndrico, con una articulacin rotacional sobre una base y articulaciones lineales para el movimiento en altura y en radio. Polar, que cuenta con dos articulaciones rotacionales y una lineal. Esfrico (o de brazo articulado), con tres articulaciones rotacionales. Mixto, que posee varios tipos de articulaciones, combinaciones de las anteriores. Es destacable la configuracinSCARA(Selective Compliance Assembly Robot Arm) Paralelo, posee brazos con articulaciones prismticas o rotacionales concurrentes.Los principales parmetros que caracterizan a los robots industriales son: Nmero de grados de libertad. Es el nmero total de grados de libertad de un robot, dado por la suma de g.d.l. de las articulaciones que lo componen. Aunque la mayora de las aplicaciones industriales requieren 6 g.d.l., como las de soldadura, mecanizado y almacenamiento, otras ms complejas requieren un nmero mayor, tal es el caso de las labores de montaje. Espacio de accesibilidad o espacio (volumen) de trabajo. Es el conjunto de puntos del espacio accesibles al punto terminal, que depende de la configuracin geomtrica del manipulador. Un punto del espacio se dice totalmente accesible si el PT puede situarse en l en todas las orientaciones que permita la constitucin del manipulador y se dice parcialmente accesible si es accesible por el PT pero no en todas las orientaciones posibles. En la figura inferior se aprecia el volumen de trabajo de robots de distintas configuraciones. Capacidad de posicionamiento del punto terminal. Se concreta en tres magnitudes fundamentales: resolucin espacial, precisin y repetitividad, que miden el grado de exactitud en la realizacin de los movimientos de un manipulador al realizar una tarea programada. Capacidad de carga. Es el peso que puede transportar el elemento terminal del manipulador. Es una de las caractersticas que ms se tienen en cuenta en la seleccin de un robot dependiendo de la tarea a la que se destine. Velocidad. Es la mxima velocidad que alcanzan el PT y las articulaciones.ConfiguracingeomtricaEstructuracinemticaEspacio detrabajoEjemplo

cartesianos

tipo cantilever

tipo prtico

cilndrico

polar

esfrico

SCARA

paralelo

Conclusiones

El trabajo desarrollado abarc algunas ideas bsicas en cuanto a un robot industrial se refiere, en rasgos generales se trat sobre como reconocer los diferentes tipos de robots existentes en elmercado, cabe recalcar que en la actualidad existen otros muchos modelos o configuraciones sobre estos robots, lo que se deja para otro tema de estudio.

Los modelos para poder estudiar al robot incluye un anlisis matemtico profundo el cual para muchos ser muy tedioso e incluso aburrido, pero solamente los verdaderos apasionados por la robtica sern capaces de asumir este reto.

En la actualidad los robots industriales han mejorado el tiempo de trabajo y calidad de algunosproductosen las grandes fbricas, aun mas tambin han ayudado alhombreen algunas tareas que son de alto peligro, dejandoel trabajoa un brazo mecnico, pero esto tambin nos lleva a crearnos otras preguntas en la cabeza, reemplazara la mano robtica a la del hombre?, se convertir el hombre en un sedentario viviendo de mquinas?, tal vez sean preguntas que cada uno de nosotros nos debamos responder.

Resulta interesante el pensar que cuando ramosniosimaginbamos un robot y jugamos con nuestra mente en ser uno de ellos, ahora ya, con un poco ms de experiencia nos damos cuenta que seguimos jugando con nuestra mente para poder hacer realidad esas ideas de crear un robot, y laingenieracon sus grandes y asombrasmatemticases uno de los caminos que nos ayudan a hacer realidad este sueo, basta con darnos cuenta la complejidad que resulta obtener el modelo dinmico del robot para poder decir: "como seria esto posible sin unconocimientoclculo,dinmica, etc.".

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