AUTOMATA

En los últimos años, sólo empresas de gran escala han empleado robots industriales y sistemas de procesamiento de imágenes, pero con la reducción de los costes principales en sus aplicaciones se están convirtiendo en algo cada vez más interesante para la mediana empresa. Sin embargo, los costes de programación siguen siendo relativamente altos: La gran variedad de herramientas dependientes del fabricante y de programación off-line compleja requiere personal altamente cualificado para todo el proceso de desarrollo del software.


Robot multicolor

La mayoría de los sistemas de programación orientados al texto carecen de interfaces amigables y los sistemas que soportan gráficos con herramientas de simulación y interfaces de datos CAD siguen siendo demasiado caras. Además los sistemas de procesamiento de imágenes son, en general, sistemas independientes y no se encuentran integrados en el controlador del robot, por lo tanto el usuario tiene que dominar diferentes técnicas de programación para poder programar un sistema de visión de un robot.

Debido a estas razones, el Instituto para la Automatización de la producción (pak) de la universidad de Kaiserslautern desarrolló una nueva herramienta de programación online y offline de robots industriales y sistema de procesamiento de imágenes basada en la técnica de programación visual. Las ventajas de esta técnica están siendo utilizadas actualmente en gran cantidad de aplicaciones software y estan ofreciendo un buen soporte, especialmente para usuarios no expertos.

Con la ayuda de esta herramienta, llamada ROBICON, el usuario será capaz de diseñar, construir y documentar cualquier programa de robot o de sistema de visión en cualquier código utilizando símbolos gráficos. Los conocimientos de un lenguaje de programación ya no serán necesarios.


Robot explorador
AUTOMATIZACION Y ROBOTICA

La automatización y la robótica son dos tecnologías estrechamente relacionadas. En un contexto industrial podemos definir la automatización como una tecnología que está relacionada con el empleo de sistemas mecánicos, electrónicos y basados en computadoras en la operación y control de la producción. Ejemplos de esta tecnología son: líneas de transferencia, máquinas de montaje mecanizado, sistemas de control derealimentación (aplicados a los procesos industriales), máquinas-herramienta con control numérico y robots.

En consecuencia, la robótica es una forma de automatización industrial. Hay tres clases amplias de automatización industrial: automatización fija, automatización programable y automatización flexible. La automatización fija se utiliza cuando el volumen de producción es muy alto, y por tanto es adecuada para diseñar equipos especializados para procesar el producto (o un componente de un producto) con alto rendimiento y con elevadas tasas de producción. Un buen ejemplo de la automatización fija puede encontrarse en la industria del automóvil, en donde líneas de transferencia muy integradas constituidas por varias decenas de estaciones de trabajo se utilizan para operaciones de mecanizado en componentes de motores y transmisiones.

La economía de la automatización fija es tal que el coste de los equipos especiales puede dividirse entre un gran número de unidades y los costes unitarios resultantes son bajos en relación con los métodos de producción alternativos. El riesgo encontrado con la automatización fija es que al ser el coste de inversión inicial elevado, si el volumen de producción resulta ser más bajo que el previsto, los costes unitarios se harán también más grandes que los considerados en las previsiones. Otro problema con la automatización fija es que el equipo está especialmente diseñado para obtener el producto, y una vez que se haya acabado el ciclo de vida del producto es probable que el equipo quede obsoleto. Para productos con cortos ciclos de vida el empleo de la automatización fija representa un gran riesgo.

La automatización programable se emplea cuando el volumen de producción es relativamente bajo y hay una diversidad de producción a obtener. En este caso el equipo de producción está diseñado para ser adaptable a variaciones en la configuración del producto. Esta característica de adaptabilidad se realiza haciendo funcionar el equipo bajo el control de un «programa» de instrucciones que se preparó especialmente para el producto dado. El programa se introduce por lectura en el equipo de producción y este último realiza la secuencia particular de operaciones de procesamiento (o montaje) para obtener el producto. En términos de economía, el coste del equipo programable puede repartirse entre un gran número de productos, aun cuando sean diferentes.

Gracias a la característica de programación y a la adaptabilidad resultante del equipo, muchos productos diferentes y únicos en su género pueden obtenerse económicamente en pequeños lotes. Existe una tercera categoría entre automatización fija y automatización programable que se denomina «automatización flexible». Otros términos utilizados para la automatización flexible incluyen los «sistemas de fabricación flexibles» (o FMS) y los «sistemas de fabricación integrados por computadora». El concepto de automatización flexible sólo se desarrolló en la práctica en los últimos quince o veinte años. Tal como se indica por su posición relativa con los otros dos tipos, los sistemas flexibles tienen algunas de las características de la automatización fija y de la automatización programable.

Debe programarse para diferentes configuraciones de productos, pero la diversidad de las configuraciones suele estar más limitada que para la automatización programable, lo que permite que se produzca un cierto grado de integración en el sistema. Los sistemas automatizados flexibles suelen estar constituidos por una serie de estaciones de trabajo que están interconectadas por un sistema de almacenamiento y manipulación de materiales. Una computadora central se utiliza para controlar las diversas actividades que se producen en el sistema, encaminando las diversas piezas a las estaciones adecuadas y controlando las operaciones programadas en las diferentes estaciones.


Simulacion de un robot explorador

Una de las características que distingue a la automatización programa- ble de la automatización flexible es que con la automatización programable los productos se obtienen en lotes. Cuando se completa un lote, el equipo se reprograma para procesar el siguiente lote. Con la automatización flexible, diferentes productos pueden obtenerse al mismo tiempo en el mismo sistema de fabricación. Esta característica permite un nivel de versatilidad que no está disponible en la automatización programable pura, como se definió anteriormente.

Esto significa que pueden obtenerse productos en un sistema flexible en lotes si ello fuera deseable, o varios estilos de productos diferentes pueden mezclarse en el sistema. La potencia de cálculo de la computadora de control es lo que posibilita esta versatilidad. De los tres tipos de automatización, la robótica coincide más estrechamente con la automatización programable. Un robot industrial es una máquina programable de uso general que tiene algunas características antropomórficas o «humanoides».

La característica humanoide más típica de los robots actuales es la de sus brazos móviles. El robot puede programarse para desplazar su brazo a través de una secuencia de movimientos con el fin de realizar alguna tarea de utilidad. Repetirá este modelo de movimientos una y otra vez hasta que se reprograme para ejecutar alguna otra tarea. Por consiguiente, la característica de programación permite que los robots se utilicen para una diversidad de operaciones industriales diferentes, muchas de las cuales implican el trabajo del robot junto con otros elementos de equipos automatizados o semiautomatizados.

Estas operaciones incluyen la carga y descarga de máquina, la soldadura por puntos y la pintura por pulverización. La definición «oficial» de un robot industrial se proporciona por la Robotics Industries Association (RIA), anteriormente el Robotics Institute of America (RIA):

Un robot industrial es un manipulador multifuncional reprogramable diseñado para desplazar materiales, piezas, herramientas o dispositivos especiales mediante movimientos programados variables para la ejecución de una diversidad de tareas.

Esta definición refuerza nuestra conclusión de que los robots industriales deben clasificarse como una forma de automatización programable. Aunque los propios robots son ejemplo de automatización programable, a veces se utilizan en la automatización flexible e incluso en sistemas de automatización fija. Estos sistemas están constituidos por varias máquinas y/o robots que trabajan juntos y se suelen controlar por una computadora o un controlador programable. Una línea de producción que realiza soldaduras por puntos en las carrocerías de los automóviles es un ejemplo de esta clase de sistema. La línea de soldadura podría estar constituida por una veintena de robots o más y es capaz de realizar centenares de soldaduras por puntos separadas en dos o tres estilos de cuerpos diferentes (v.g., sedán, coupe y rancheras).

Los programas de robots están contenidos en la computadora o controlador programable y se cargan en cada robot para la carrocería de automóvil particular que ha de soldarse en cada estación de trabajo. Gracias a esta característica, dicha línea podría considerarse como un sistema de automatización flexible de alta producción. Actualmente la analogía humana de un robot industrial es muy limita- da. Los robots no tienen apariencia humana y no se comportan como seres humanos. Se trata mas bien de máquinas con un solo brazo que casi siempre operan desde una posición fija en la superficie de la fábrica. Es probable que los futuros robots tengan un mayor número de atributos, similares a los humanos. También es probable que tengan mayores capaci- dades de sensores, más inteligencia, un nivel más alto de destreza manual y un grado limitado de movilidad. No hay ninguna objeción a que la tecnología de la robótica se desplace en una dirección para proporcionar a esta máquinas cada vez más capacidades similares a las humanas.

LA ROBOTICA EN LA CIENCIA FICCION No obstante las limitaciones de las máquinas robóticas actuales, el concepto popular de un robot es que tiene apariencia humana y que actúa como un ser humano. Este concepto humanoide ha sido inspirado y estimulado por varias narraciones de ciencia ficción. Una de las primeras obras importantes a este respecto fue una novela de Mary Shelley, publicada en Inglaterra en 1817. Con el título de Frankenstein, la narración se refiere a los esfuerzos de un científico, el doctor Frankenstein, para crear un monstruo humanoide que luego produjo estragos en la comunidad local. La narración ha sido popularizada en varias versiones a través de los años, plasmada en varias producciones cinematográficas.

La imagen en la pantalla cinematográfica del monstruo de Frankenstein salió fuera de los planes de su bien intencionada creadora para producir una impresión duradera en las mentes de millones de personas. Esta impresión ha dado lugar a que los robots se asimilen a imágenes similares de ciencia y tecnología con un cierto peligro de locura homicida. Una obra checoslovaca publicada en el año 1917 por Karel Capek, denominada Rossum's Universal Robots, dio 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.

Dicha narración se refiere a un brillante científico llamado Rossum y su hijo, quienes desarrollan una sustancia química que es similar al protoplasma. Utilizan esta sustancia para fabricar robots, y sus planes consisten en que los robots sirvan a la clase humana de forma obediente y para realizar todos los trabajos físicos. Rossum prosigue realizando mejoras en el diseño de los robots, eliminando órganos y otros elementos innecesarios, y final- mente desarrolla un ser «perfecto».

El argumento experimenta un giro desagradable cuando los robots perfectos comienzan a no cumplir con su papel de servidores y se rebelan contra sus dueños, destruyendo toda vida humana. 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.

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