Robótica y su enfoque a los Robot Androides

Resumen

En el presente documento se ha logrado realizar un estudio del arte acerca de la robótica, definiéndola como una ciencia o rama de la tecnología, que estudia el diseño y construcción de máquinas capaces de desempeñar tareas realizadas por el ser humano o que requieren del uso de inteligencia, sin embargo el estudio de la robótica es un campo muy amplio motivo por el cual hemos decidió limitar esta investigación a una de sus ramas, los robots androides, que son robots que intentan reproducir total o parcialmente la forma y el comportamiento cinemática del ser humano. Un ejemplo de este tipo de robots es Nao un humanoide que expresa sus emociones por medio de posturas y gestos, prácticamente sin utilizar palabras, este está programado para adaptarse a conductas similares a las de un bebe de 1 año.

Palabras clave — robótica, robots androides, robots zoomórficos.

Introducción

En la actualidad el ser humano busca nuevos métodos y mecanismos para facilitar los procedimientos de diseño, construcción, operación de distintos objetos, los cuales tendrían un largo proceso de elaboración de no ser suplementados por robots que facilitan de gran manera el trabajo del ser humano, entonces, es así que surge la robótica, que es el conjunto de conocimientos teóricos y prácticos que permiten concebir, realizar y automatizar sistemas basados en estructuras mecánicas poliarticuladas, dotadas de un determinado grado de "inteligencia" y destinados a la producción industrial o al sustitución del hombre en muy diversas tareas. [1][11].

Motivo por el cual en este documento se realiza un estudio del arte, destacando el desarrollo de los robots androides que son todavía dispositivos no muy evolucionados y que su utilidad práctica cada día va en aumento, estos están destinados, fundamentalmente, al estudio y experimentación en las diferentes áreas de su aplicación tal es el ejemplo de los robots espaciales. [2]

Desarrollo

La Historia De La Robótica

La robótica es un concepto de dominio público. La mayor parte de la gente tiene una idea de lo que es la robótica, sabe sus aplicaciones y el potencial que tiene; sin embargo, no conocen el origen de la palabra robot, ni tienen idea del origen de las aplicaciones útiles de la robótica como ciencia.[3]

La palabra Robot surge con la obra RUR, los "Robots Universales de Rossum" de Carel Capee, es una palabra checoslovaca que significa trabajador, sirviente. Sin embargo podemos encontrar en casi todos los mitos de las diversas culturas una referencia a la posibilidad de crear un ente con inteligencia, desde el Popol-Vuh de nuestros antepasados mayas hasta el Golem del judaísmo.[1][2][6][11]

Desde el principio de los tiempos, el hombre ha deseado crear vida artificial. Se ha empeñado en dar vida a seres artificiales que le acompañen en su morada, seres que realicen sus tareas repetitivas, tareas pesadas o difíciles de realizar por un ser humano.[4]

Desde los primeros robots hasta las sondas espaciales han pasado varios siglos, pero al hablar de inteligencia sólo podremos mirar unos treinta años atrás. Han sido pocos años, pero muy intensos y el interés que ha despertado en todo el mundo es superior a cualquier previsión que se pudiera formular en su nacimiento y concepción inicial, siguiendo un proceso paralelo a la introducción de las computadoras en las actividades cotidianas de la vida humana, aunque si bien los Robots todavía no han encontrado la forma de inserción en los hogares pero sí son un elemento ya imprescindible en la mayoría de las industrias.[1][11][4]

De los principios de la robótica, que se diría que empezó antes del siglo I a.C., conservamos diseños de más de 100 máquinas que van desde un artefacto de fuego, a una máquina de vapor. Prácticamente, mil años después, en 1206, se inventó el primer robot humanoide, un barco con cuatro músicos automatizados. La siguiente invención concerniente a la robótica no llegó hasta pasada la edad media. Fue el robot de Leonardo Da Vinci, el caballero mecánico, un autómata capaz de hacer algunos movimientos como sentarse o mover los brazos.[5]

El caballero mecánico, creado por Leonardo Da Vinci [5]

Fig. 1. El caballero mecánico, creado por Leonardo Da Vinci [5]

El siguiente robot importante no llegara hasta 1738, un pato que come, agita sus alas y excreta, invención de un inventor francés. La razón por la cual consideramos que este robot es importante es, simplemente, que fue uno de los primeros autómatas que imitaban con bastante similitud a un ser vivo. [5]

Fig. 2. Pato robot, creado en 1738 [5]

Básicamente podemos decir que la historia de la robótica va unida a la construcción de "artefactos", que trataban de materializar el deseo humano de crear seres a su semejanza y que lo descargasen del trabajo. El ingeniero español Leonardo Torres Quevedo (GAP) (que construyó el primer mando a distancia para su automóvil mediante telegrafía sin hilo, el ajedrecista automático, el primer transbordador aéreo y otros muchos ingenios) acuñó el término "automática" en relación con la teoría de la automatización de tareas tradicionalmente asociadas. [2][3][1]

Definición de robótica

La robótica es una ciencia o rama de la tecnología, que estudia el diseño y construcción de máquinas capaces de desempeñar tareas realizadas por el ser humano o que requieren del uso de inteligencia. Las ciencias y tecnologías de las que deriva podrían ser: el álgebra, los autómatas programables, las máquinas de estados, la mecánica o la informática.[6][1]

De forma general, la Robótica se define como: El conjunto de conocimientos teóricos y prácticos que permiten concebir, realizar y automatizar sistemas basados en estructuras mecánicas poli articuladas, dotados de un determinado grado de "inteligencia" y destinados a la producción industrial o al sustitución del hombre en muy diversas tareas.[7]

Un sistema Robótico también se puede describirse, como "Aquel que es capaz de recibir información, de comprender su entorno a través del empleo de modelos, de formular y de ejecutar planes, y de controlar o supervisar su operación". La Robótica es esencialmente multidisciplinaria y se apoya en gran medida en los progresos de la microelectrónica y de la informática, así como en los de nuevas disciplinas tales como el reconocimiento de patrones y de inteligencia artificial.[1]

La noción de robótica implica una cierta idea preconcebida de una estructura mecánica universal capaz de adaptarse, como el hombre, a muy diversos tipos de acciones, destacando en mayor o menor grado, las características de movilidad, programación, autonomía y multifuncionalidad. [8]

Los robots pueden ser de diferentes tipos, cada uno desempeñando acciones diferentes, entre los tipos más comunes podemos mencionar:[15][8][2]

• Industriales: La definición mas comúnmente aceptada posiblemente sea la de la Asociación de Industrias de Robótica (RIA, Robotic Industry Association), según la cual:[15][20]

"Un robot industrial es un manipulador multifuncional reprogramable, capaz de mover materias, piezas, herramientas, o dispositivos especiales, según trayectorias variables, programadas para realizar tareas diversas" [15][20]

• Poliarticulados: En este grupo están los Robots de muy diversa forma y configuración cuya característica común es la de ser básicamente sedentarios y estar estructurados para mover sus elementos terminales en un determinado espacio de trabajo según uno o más sistemas de coordenadas y con un número limitado de grados de libertad. [9][8][2]

Fig. 3. Robot Poliarticulado [9]

• Móviles: Son 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 guiándose por la información recibida de su entorno a través de sus sensores. Estos Robots aseguran el transporte de piezas de un punto a otro de una cadena de fabricación. Guiados mediante pistas materializadas a través de la radiación electromagnética de circuitos empotrados en el suelo, o a través de bandas detectadas fotoeléctricamente, pueden incluso llegar a sortear obstáculos y están dotados de un nivel relativamente elevado de inteligencia.[9][8][2][12]

Fig. 4. Robot Móvil [9]

• Híbridos: Estos Robots corresponden a aquellos de difícil clasificación cuya estructura se sitúa en combinación con alguna de las anteriores ya expuestas, bien sea por conjunción o por yuxtaposición. Por ejemplo, un dispositivo segmentado articulado y con ruedas, es al mismo tiempo uno de los atributos de los Robots móviles y de los Robots zoomórficos. De igual forma pueden considerarse híbridos algunos Robots formados por la yuxtaposición de un cuerpo formado por un carro móvil y de un brazo semejante al de los Robots industriales. En parecida situación se encuentran algunos Robots antropomorfos y que no pueden clasificarse ni como móviles ni como androides, tal es el caso de los Robots personales. [9][8][2]

Fig. 5 Robot Hibrido [9]

Robots Androides

Androide es el nombre que se le da a un robot antropomorfo, es decir, que tiene forma o apariencia humana, y además imita algunos aspectos de su conducta de manera autónoma. La palabra androide posee un origen etimológico griego, al estar constituido por andro (hombre) y eides (forma). Un robot es una máquina o ingenio electrónico programable, capaz de manipular objetos y realizar operaciones antes reservadas solo a las personas. El robot humanoide es aquel que se limita simplemente a imitar los actos y gestos de un controlador humano, por lo que no es un verdadero androide, propiamente dicho.[13][16]

Los androides son robots que intentan reproducir total o parcialmente la forma y el comportamiento cinemática del ser humano. Actualmente los androides son todavía dispositivos muy poco evolucionados y con poca utilidad práctica, y destinados, fundamentalmente, al estudio y experimentación en el tiempo real del proceso y mantenimiento simultáneamente del equilibrio del Robot. [9][8][2][16]

Fig. 6. Robot Andriode [9]

En 2005, un grupo de científicos japoneses construyeron el primer androide que imitaba funciones similares a las de un ser humano, como parpadear, menear la cabeza, mover las manos e incluso estar respirando, todo con naturalidad y representado en un robot con aspecto de mujer.[13]

De acuerdo a una encuesta elaborada por las Naciones Unidas, los robots serán compañeros muy comunes en diversas actividades del ser humano. Los robots ayudarán más con la limpieza, la seguridad y el entretenimiento dentro de tres años cuando serán más inteligentes y económicos. De acuerdo a las estimaciones arrojadas del informe anual de la ONU sobre robótica a nivel mundial, se espera que 2,5 millones de robots estén destinados para el entretenimiento en los hogares, comparado con los aproximadamente 137.000 de la actualidad.[13]

Uno de los muchos ejemplos de el gran avance que tiene el desarrollo de robots androides en estos días es Nao quien es el primer androide que manifiesta sentimientos y emociones, este esta programado para adaptarse a conductas similares a las de un bebe de 1 año[19][23]

Fig 7. Robot Nao [9]

Nao cuenta con 25 grados de libertad que le dan la posibilidad de ser completamente autónomo. Cuenta con dos manos prensiles y articulación en las muñecas. Su caminado omnidireccional es perfecto para aplicaciones que impliquen mapeo y autonomía, además cuenta con otras características como son:[22][19]

• Un CPU ATOM Z530 1.6 GHz

• Una memoria Flash de 256 MB SDRAM / 2 GB

• Un sensor de Inercia con giroscopio de dos ejes y acelerómetro de 3 ejes

• Un puerto Ethernet RJ45 – 10/100/1000 base T y Wi-Fi IEEE 802.11b/g

• Dos cámaras de video (960p@30fps), mejor sensibilidad en VGA. Visión -horizontal de 239°, visión vertical de 68°. Resolución de alta definición.

• La capacidad de procesamiento de visión, reconocimiento de objetos, detección y reconocimiento de rostros

• Dos altavoces y síntesis vocal multi-idioma (Español e Inglés precargados)

• Cuatro micrófonos y reconocimiento de voz multi-idioma (Español e Inglés precargados)

• Soporta múltiples lenguajes de programación

• Cuenta con un software especial de programación y simulación.[22][19]

Fig 8. Robot Nao [9]

Nao expresa sus emociones por medio de posturas y gestos, prácticamente sin utilizar palabras, aunque es capaz de reproducir grabaciones del sonido. Los creadores del engendro -Nao expresan que este fue construido hace unos años por un equipo de diseñadores franceses- razón por la cual no le suministraron una amplia mímica: en la cabeza cilíndrica de plástico tiene agujeros a modo de ojos y la boca, aunque son inmóviles. [19]

Nao es el robot humanoide más utilizado para investigación y docencia. Es interactivo y esta en permanente evolución, Nao es una excelente plataforma de investigación y educación para todos los niveles. Nao posee un entorno de programación adaptable a estudiantes y profesores en cualquier nivel de programación.[23][22]

NAO es un humanoide de 58 cm de altura utilizado por más de 250 universidades como herramienta de investigación y educación. Como ya lo dijimos antes dispone de múltiples sensores (cámaras, micrófonos, sensores capacitivos, etc.) y actuadores (altavoces, motores, etc.) lo que lo convierte en un robot versátil.[23][22]

Desde aplicaciones simples de visión a los módulos más complejos, la versatilidad de NAO y su entorno de programación permite a sus usuarios una amplia variedad de objetivos para cualquier nivel de complejidad y experiencia.[23][22]

El "cerebro" de Nao está creado de acuerdo con la red de neuronas en el cerebro humano, puede recordar las caras de las personas y las acciones que el robot y la persona realizaron juntos, y asimismo formar una "postura" hacia las personas a las que "llegó a conocer". A base de estos datos y los modelos programados Nao puede "entender" si una persona se porta bien o mal, e incluso tener amistad con seres humanos.[19][23]

Razón por la cual son muchas las funciones que Nao puede desarrollar, entre ellas tenemos: vigilancia de personas mayores, auxiliar de salud, explorar áreas peligrosas para los humanos, compañero de juegos.[24]

Fig 9. Robot Nao interactuando con la gente[25]

Actualmente los investigadores continúan trabajando sobre la ampliación de la lista de señales y emociones "comprensibles" para él, porque Nao está orientado a las expresiones de sentidos espontáneos y naturales y no a las palabras. [19][23]

Conclusiones

Luego de realizar el estudio del arte acerca de la Robótica se concluye que, es una ciencia que combina los conocimientos tecnológicos, analíticos y matemáticos para el diseño y construcción de máquinas capaces de desempeñar tareas realizadas por el ser humano o que requieren del uso de inteligencia, además que es fruto de varias investigaciones, experimentos y colaboraciones. La robótica, posee distintos tipos de robot como los Androides, móviles, industriales entre otros. La investigación destacó el estudio de los robots androides, los cuales como se dio a conocer anteriormente son robots que intentan reproducir total o parcialmente la forma y el comportamiento del ser humano.

Fuentes Bibliográficas

[1] T. Macchiavello. Robótica [en línea]. (2008). [Consulta: 5 julio de 2014]. Disponible en http://www.monografias.com/trabajos31/robótica/robótica

[2] T. Torregroza. Robótica [en línea]. (2013). [Consulta: 13 julio de 2014]. Disponible en http://roboteddy.blogspot.com/

[3] J L M Marticorena. Historia de la Robótica [en línea]. (2010). [Consulta: 5 julio de 2014]. Disponible en http://www.profesormolina.com.ar/tecnologia/robótica/historia.htm

[4] M. Ferrada [en línea]. (2010). [Consulta: 5 julio de 2014]. Disponible en http://robotica-micodieme.blogspot.com/2010/10/robotica-historia-y-sus-ramas.html

[5] Robótica M&G [en línea]. (2010). [Consulta: 5 julio de 2014]. Disponible en https://sites.google.com/site/roboticademg/home

[6] Robótica [en línea]. Universidad Nacional de San Antonio Abad del Cusco (2006). [Consulta: 5 julio de 2014]. Disponible en http://robótica.wordpress.com/about/

[7] L J Cornejo, L P Salazar, J Agrazal. Robótica [en línea]. (2010). [Consulta: 5 julio de 2014]. Disponible en http://inteligencia-artificialrobotica.blogspot.com/

[8] Aplicación de la Robótica [en línea]. Universidad de Atacama (2009). [Consulta: 5 julio de 2014]. Disponible en http://www.industriaynegocios.cl/Academicos/AlexanderBorger/Docts%20Docencia/Seminaro%20de%20Aut/trabajos/2004/Rob%C3%B3tica/seminario%202004%20robotica/Seminario_Robótica/Documentos/APLICACI%C3%93N%20DE%20LA%20ROB%C3%93TICA.htm

[9] La Robótica [en línea]. (2010). [Consulta: 8 julio de 2014]. Disponible en http://robotcamixo.blogspot.com/2010/11/caracteristicas-generales-de-los-robots.html

[10] Robótica [en línea]. (2013). [Consulta: 8 julio de 2014]. Disponible en http://www.ecured.cu/index.php/Rob%C3%B3tica

[11] J P Caballero. Una visión del campo de la robótica [en línea]. (2008). [Consulta: 8 julio de 2014]. Disponible en http://www.monografias.com/trabajos82/vision-del-campo-robotica/vision-del-campo-robotica

[12] Robots Móviles [en línea]. Robots (2009). [Consulta: 8 julio de 2014]. Disponible en http://robots10.galeon.com/móviles.html

[13] Androides, Humanoides y Cyborgs [en línea]. Ciencia Popular (2006). [Consulta: 8 julio de 2014]. Disponible en http://www.cienciapopular.com/tecnologia/androides-humanoides-y-cyborgs

[14] Robótica [en línea]. Robots (2007). [Consulta: 12 julio de 2014]. Disponible en http://robotiica.blogspot.com/

[15] Robots Industriales [en línea]. Robots (2009). [Consulta: 12 julio de 2014]. Disponible en http://robots10.galeon.com/industrial.html

[16] Robots Androide [en línea]. Robots (2009). [Consulta: 12 julio de 2014]. Disponible en http://robots10.galeon.com/androides.html

[17] Robots Zoomórficos [en línea]. Robots (2009). [Consulta: 12 julio de 2014]. Disponible en http://robots10.galeon.com/zoomórficos.html

[18] Y Martínez, Lo último en robótica: máquinas voladoras, androides de salvamento y un gato [en línea]. (19 junio 2013). [Consulta: 12 julio de 2014]. Disponible en http://www.tendencias21.net/Lo-ultimo-en-robotica-maquinas-voladoras-androides-de-salvamento-y-un-gato_a19966.html

[19] Robots Androides [en línea]. (2012). [Consulta: 12 julio de 2014]. Disponible en http://www.taringa.net/posts/info/11643293/Robots-androides.html

[20] Robots industriales [en línea]. (2009). [Consulta: 12 julio de 2014]. Disponible en http://platea.pntic.mec.es/vgonzale/cyr_0708/archivos/_15/Tema_5.4.htm

[21] Tipos de Robot [en línea]. Instituto Tecnológico de Santo Domingo (2009). [Consulta: 12 julio de 2014]. Disponible en http://members.tripod.com/sammy_1211/robótica/id3.html

[22] Nao H25 [en línea]. Grupo Mediatec (2011). [Consulta: 12 julio de 2014]. Disponible en http://www.grupo-mediatec.com/robotica/h25.html

[23] Nao H25 [en línea]. Robotnik (2009). [Consulta: 12 julio de 2014]. Disponible en http://www.robotnik.es/es/productos/humanoides/nao-h25

[24] El pequeño androide: Nao [en línea]. (2009). [Consulta: 12 julio de 2014]. Disponible en http://naorobot.blogspot.com/2009_11_01_archive.html

[25] Next Gen NAO: presentando el último robot humanoide [en línea]. (2011). [Consulta: 12 julio de 2014]. Disponible en http://medgadget.es/2011/12/next-gen-nao-presentando-el-ultimo-robot-humanoide.html

Adaptado por:

Lissy Palacios O (A"1994, M"4, D"28) Nació en la ciudad de Cuenca en la provincia del Azuay en Ecuador, el 28 de Abril de 1994.

Se graduó en el Colegio Bilingüe Interamericano como Bachiller en Físico Matemático.

Actualmente cursa sus estudios de Ingeniería Electrónica en la Universidad Politécnica Salesiana Sede Cuenca.

Enviado por:

Lissy Palacios Ochoa

Universidad Politécnica Salesiana, Facultad de Ingeniería, Cuenca, [email protected]

(13 Julio 2014)