Robótica/Historia de la robótica

Robot proviene de la palabra checa robota que significa “trabajo forzado”. Fue aplicada por primera vez a las máquinas en los años 1920. Sin embargo, los robots que se mueven por si mismos son mucho más antiguos. Alcanzaron la altura de la perfección en los autómatas relojeros del siglo XVIII, los cuales realizaban acciones complejas para la diversión de sus propietarios, por ejemplo, escribir una frase completa. Estos primitivos robots eran enteramente movidos por complejos engranajes y palancas.

Antecedentes históricos existentes sobre autómatas

Por siglos el ser humano ha construido máquinas que imitan las partes del cuerpo humano. Los antiguos egipcios unieron brazos mecánicos a las estatuas de sus dioses. Estos brazos fueron operados por sacerdotes, quienes clamaban que el movimiento de estos 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.
El califa Harún Al-Raschid regaló a Carlomagno un reloj en el año 809 en el cual aparecían figuras que daban la hora. En 1354 en la catedral de Estrasburgo, se incorpora un gallo que aparece al dar la hora, bate las alas y canta 3 veces. En 1558, el duque de Baviera hizo construir en Nüremberg una casa de muñecas y en 1610 el relojero Aquiles Langenbucher fabricó instrumentos musicales que sonaban solos.
Leonardo Da Vinci, había elaborado un león manso que, cuando Luis XII entró en Milán, presentó sus homenajes al rey, abriéndose el pecho y mostrando un escudo con 3 lirios. Hacia fines del siglo XVI el mecánico alemán Cristóforo Schissler fabricó una muñeca automática que se movía con gran desenvoltura. A pesar de esto la edad de oro es el siglo XVIII, siglo mecánico por excelencia.
Jacques Vaucanson fue el primero que admiró al mundo con una invención prodigiosa: no contento con haber realizado un modelo de telar mecánico al que debe su sólida fama, en 1738 expuso en París una serie de autómatas entre los cuales había un ejecutante de flauta de tamaño natural, capaz de ejecutar doce piezas distintas con gran naturalidad; sin embargo, su mejor trabajo fue un “ánade”, el cual según testigos, aleteaba, nadaba en el agua, se alisaba las plumas con el pico, bebía tragando el agua, picoteaba y comía el alimento que se le daba y además, luego de un tiempo, evacuaba el alimento ingerido bajo la apariencia de materia amorfa. Vaucanson murió en 1782. En 1805 Goethe pudo admirar el ánade ya estropeada, pero aún capaz de comer.
Otros célebres fabricantes de autómatas fueron los suizos Pierre y Henry Louis Droz. La obra maestra de los Droz fue un “escribano” que introducía la pluma en el tintero y escribía un número limitado de palabras (“Sed bienvenidos a Neuchâtel”); en 1773 fabricaron un “diseñador” pero, la perfección de la criatura significó un proceso por brujería para el viejo Droz, absuelto gracias al fervor iluminista de los nuevos tiempos.
Wolfrang von Kempeler un apasionado inventor, construyó una de las primeras máquinas parlantes y fue también creador de uno de los más famosos autómatas de la historia, que a su vez fue uno de los mayores fraudes de su tiempo pero que, a pesar de ello, impulsó la creación de autómatas jugadores de ajedrez hasta casi nuestros días. Hablamos de El Turco. Construido en 1769, estaba formado por una mesa donde estaba colocado un maniquí con forma humana vestido con ropajes árabes. Una puerta en la parte frontal se abría y dejaba ver el supuesto mecanismo de funcionamiento del autómata. Este jugador fue una de las mayores atracciones de la época ya que, según contaban, era invencible. Viajó a lo largo de Europa y Estados Unidos aún después de la muerte de su creador.

Sin embargo, todos estos no son más que juguetes, no realizan un trabajo útil. El primer paso hacia la verdadera automatización fue dado en el siglo XVII por Blas Pascal y su “máquina calculadora”.

Los robots electrónicamente controlados son un logro del siglo XX. A pesar de que actualmente es posible encontrar robots en fábricas modernas, están lejos de los robots clásicos de la ciencia ficción que pueden ver, oír, hablar y pensar. Algún día serán una realidad sólo como una consecuencia de mayores progresos en electrónica, computación y mecánica.

Inicio de la robótica actual

El inicio de la robótica actual puede fijarse en la industria textil del siglo XVIII, cuando Joseph Jacquard inventa en 1801 una máquina textil programable mediante tarjetas perforadas.

La revolución industrial impulsó el desarrollo de estos agentes mecánicos, entre los cuales se destacaron el torno mecánico motorizado de Babbitt (1892) y el mecanismo programable para pintar con spray de Pollard y Roselund (1939). Además de esto durante los siglos XVII y XVIII en Europa fueron construidos muñecos mecánicos muy ingeniosos que tenían algunas características de robots. Jacques de Vauncansos construyó varios músicos de tamaño humano a mediados del siglo XVIII. Esencialmente se trataba de robots mecánicos diseñados para un propósito específico: la diversión. En 1805, Henri Maillardert construyó una muñeca mecánica que era capaz de hacer dibujos. Una serie de levas se utilizaban como ' el programa ' para el dispositivo en el proceso de escribir y dibujar. Éstas creaciones mecánicas de forma humana deben considerarse como inversiones aisladas que reflejan el genio de hombres que se anticiparon a su época..

La palabra robot se empleó por primera vez en 1920 en una obra de teatro llamada "R.U.R." o "Los Robots Universales de Rossum" escrita por el dramaturgo checo Karel Capek. La trama era sencilla: el hombre fabrica un robot luego el robot mata al hombre. Muchas películas han seguido mostrando a los robots como máquinas dañinas y amenazadoras. La palabra checa 'Robota' significa servidumbre o trabajador forzado, y cuando se tradujo al ingles se convirtió en el término robot.

Entre los escritores de ciencia ficción, Isaac Asimov contribuyó con varias narraciones relativas a robots, comenzó en 1939, a él se atribuye el acuñamiento del término Robótica. La imagen de 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.

Leyes de la Robótica de Isaac Asimov

Estos principios fueron denominados por Asimov las Tres Leyes de la Robótica y son:

1.- Un robot no puede actuar contra un ser humano o, mediante la inacción, que un ser humano sufra daños.
2.- Un robot debe de obedecer las ordenes dadas por los seres humanos, salvo que estén en conflictos con la primera ley.
3.- Un robot debe proteger su propia existencia, a no ser que esta autoprotección entre en conflicto con la primera o la segunda ley.

Consecuentemente todos los robots de Asimov son fieles sirvientes del ser humano, de ésta forma su actitud contraviene a la de Kapek.

Definición inicial

Inicialmente, se definía un robot como un manipulador reprogramable y multifuncional diseñado para trasladar materiales, piezas, herramientas o aparatos a través de una serie de movimientos programados para llevar a cabo una variedad de tareas.

Desarrollo de la tecnología

El desarrollo en la tecnología, donde se incluyen las poderosas computadoras electrónicas, los actuadores de control retroalimentados, transmisión de potencia a través de engranes, y la tecnología en sensores han contribuido a flexibilizar los mecanismos autómatas para desempeñar tareas dentro de la industria. Son varios los factores que intervienen para que se desarrollaran los primeros robots en la década de los 50's. La investigación en inteligencia artificial desarrolló maneras de emular el procesamiento de información humana con computadoras electrónicas e inventó una variedad de mecanismos para probar sus teorías.

Las primeras patentes aparecieron en 1946 con los muy primitivos robots para traslado de maquinaria de Devol. También en ese año aparecen las primeras computadoras: J. Presper Eckert y John Maulchy construyeron el ENAC en la Universidad de Pensilvania y la primera máquina digital de propósito general se desarrolla en el MIT. En 1954, Devol diseña el primer robot programable y acuña el termino "autómata universal", que posteriormente recorta a Unimation. Así llamaría Engleberger a la primera compañía de robótica. La comercialización de robots comenzaría en 1959, con el primer modelo de la Planet Corporation que estaba controlado por interruptores de fin de carrera..
En 1964 se abren laboratorios de investigación en inteligencia artificial en el MIT, el SRI (Stanford Research Institute) y en la universidad de Edimburgo. Poco después los japoneses que anteriormente importaban su tecnología robótica, se sitúan como pioneros del mercado.

Otros desarrollos Importantes en la historia de la robótica

En 1960 se introdujo el primer robot "Unimate", basada en la transferencia de artículos. programada de Devol. Utilizan los principios de control numérico para el control de manipulador y era un robot de transmisión hidráulica.
En 1961 Un robot Unimate se instaló en la Ford Motors Company para atender una máquina de fundición de troquel.
En 1966 Trallfa, una firma noruega, construyó e instaló un robot de pintura por pulverización.
En 1971 El "Standford Arm", un pequeño brazo de robot de accionamiento eléctrico, se desarrolló en la Standford University.
En 1973 Se desarrolló en SRI el primer lenguaje de programación de robots del tipo de computadora para la investigación con la denominación WAVE. Fue seguido por el lenguaje AL en 1974. Los dos lenguajes se desarrollaron posteriormente en el lenguaje VAL comercial para Unimation por Víctor Scheinman y Bruce Simano.

En 1978 Se introdujo el robot PUMA (Programmable Universal Machine for Assambly) para tareas de montaje por Unimation, basándose en diseños obtenidos en un estudio de la General Motors.
En 1980 Un sistema robótico de captación de recipientes fue objeto de demostración en la Universidad de Rhode Island. Con el empleo de visión de máquina el sistema era capaz de captar piezas en orientaciones aleatorias y posiciones fuera de un recipiente.

Actualidad

Actualmente, el concepto de robótica ha evolucionado hacia los sistemas móviles autónomos, que son aquellos que son capaces de desenvolverse por sí mismos en entornos desconocidos y parcialmente cambiantes sin necesidad de supervisión.

El primer robot móvil de la historia, pese a sus muy limitadas capacidades, fue ELSIE (Electro-Light-Sensitive Internal-External), construido en Inglaterra en 1953. ELSIE se limitaba a seguir una fuente de luz utilizando un sistema mecánico realimentado sin incorporar inteligencia adicional. En 1968, apareció SHACKEY del SRI (standford Research Institute), que estaba provisto de una diversidad de sensores así como una cámara de visión y sensores táctiles y podía desplazarse por el suelo. El proceso se llevaba en dos computadores conectados por radio, uno a bordo encargado de controlar los motores y otro remoto para el procesamiento de imágenes.
En los setenta, la NASA inicio un programa de cooperación con el Jet Propulsión Laboratory para desarrollar plataformas capaces de explorar terrenos hostiles. El primer fruto de esta alianza sería el MARS-ROVER, que estaba equipado con un brazo mecánico tipo STANFORD, un dispositivo telemétrico láser, cámaras estéreo y sensores de proximidad.
En los ochenta aparece el CART del SRI que trabaja con procesado de imagen estéreo, más una cámara adicional acoplada en su parte superior. También en la década de los ochenta, el CMU-ROVER de la Universidad Carnegie Mellon incorporaba por primera vez una rueda timón, lo que permite cualquier posición y orientación del plano.

En la actualidad, la robótica se debate entre modelos sumamente ambiciosos, como es el caso del IT, diseñado para expresar emociones, el COG, tambien conocido como el robot de cuatro sentidos, el famoso SOUJOURNER o el LUNAR ROVER, vehículo de turismo con control remotos, y otros mucho mas específicos como el CYPHER, un helicóptero robot de uso militar, el guardia de trafico japonés ANZEN TARO o los robots mascotas de Sony.

En el campo de los robots antropomorfos (androides) se debe mencionar el P3 de Honda que mide 1.60m, pesa 130 Kg y es capaz de subir y bajar escaleras, abrir puertas, pulsar interruptores y empujar vehículos.

En general la historia de la robótica la podemos clasificar en cinco generaciones (división hecha por Michael Cancel, director del Centro de Aplicaciones Robóticas de Science Application Inc. En 1984). Las dos primeras, ya alcanzadas en los ochenta, incluían la gestión de tareas repetitivas con autonomía muy limitada. La tercera generación incluiría visión artificial, en lo cual se ha avanzado mucho en los ochenta y noventas. La cuarta incluye movilidad avanzada en exteriores e interiores y la quinta entraría en el dominio de la inteligencia artificial en lo cual se esta trabajando actualmente.