miércoles, 30 de noviembre de 2011

Historia de los Robots

Principios

Desde los inicios de los tiempos el ser humano ha construido artefactos para facilitar tareas. Los antiguos egipcios unieron brazos mecánicos a las estatuas de sus dioses. Dichos brazos se manejaban por los sacerdotes, los cuáles indicaban que dicho movimiento era realizado por sus dioses. Los griegos, por su parte, desarrollaron estatuas con sistemas hidráulicos, los cuáles eran utilizados con el fin de fascinar a los adoradores en los templos.

Además de todo esto a lo largo de 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. Esto se debía a la disposición de una serie de levas que se utilizaban como un programa para el mecanismo de escribir y dibujar. Todas éstas creaciones con forma humanoide son consideradas como inversiones aisladas que reflejan el ingenio del hombre.
Los inicios de la robótica de estos días puede fijarse en la industria textil del siglo XVIII, gracias al desarrollo por parte de Joseph Jacquard, el cuál inventa en 1801 una máquina textil programable mediante tarjetas perforadas. La revolución industrial supuso un gran avance en lo referente al desarrollo de la robótica, los primeros pasos fuerón máquinas-herramienta tales como el torno mecánico con motor eléctrico de Babbitt (1892) y la máquina programable para pintar con spray de Pollard y Roselund (1939). La palabra robot fue empleada 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 construye un robot, y al final el robot mata al hombre. Muchas películas han seguido mostrando a los robots como máquinas dañinas y amenazantes. La palabra checa 'Robota' significa servidumbre o trabajador forzado, y cuando se tradujo al inglés 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. Una de esas narraciones es el libro bien conocido “Yo, Robot”. 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 los siguientes tres principios:
-Un robot no debe dañar a un ser humano o, por su inacción, dejar que un ser humano sufra daño.
-Un robot debe obedecer las órdenes que le son dadas por un ser humano, excepto si estas órdenes entran en conflicto con la Primera Ley.
-Un robot debe proteger su propia existencia, hasta donde esta protección no entre en conflicto con la Primera o la Segunda Ley.

Primeras Definiciones

En los comienzos, se definía un robot como un manipulador reprogramable y multifuncional diseñado para trasladar materias primas, productos, tanto acabados como productos intermedios, herramientas ó incluso máquinas siguiendo una serie de movimientos programados para llevar a cabo las tareas repetitivas necesarias.

Primeros Robots

-En 1960 se introdujo el primer robot "Unimate'', basado en la transferencia de artículos. programado por Devol. Utiliza los principios de control numérico para el control de manipulador, que era un robot con cilindros hidráulicos.
-En 1961 se instaló en la Ford Motors Company un robot Unimate para manejar una máquina troqueladora.
-En 1966 Trallfa, una firma noruega, fabricó e instaló un robot de pintura por pulverización.
-En 1971 el "Standford Arm'', fue desarrollado un pequeño brazo de robot cuyo accionamiento fue un motor eléctrico, en las instalaciones de la Standford University.
-En 1973 se desarrolló en SRI el primer lenguaje de programación de robots para la investigación con la denominación WAVE. Fue seguido por el lenguaje AL en 1974. El fruto de la combinación de estos dos lenguajes fué 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 Compañía 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.

Autonomia

Hoy en día, 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 su 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. 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 seria 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

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 más específicos como el CYPHER, un helicóptero robot de uso militar, el guardia de tráfico japonés ANZEN TARO o los robots mascotas de Sony.

En el campo de los robots antropomorfos (androides) se debe mencionar el Asimo de Honda que mide 1.60m, pesa 130 Kg y es capaz de subir y bajar escaleras, abrir puertas, pulsar interruptores y empujar vehículos.
El desarrollo de autómatas que desempeñan tareas dentro de la industria. A lo largo de la década de los 50's en el siglo pasado, siglo XX se desarrolló una importante investigación alrededor de la inteligencia artificial intentando emular el procesado de información tal y como lo realizamos los humanos a través de ordenadores inventando una gran variedad de mecanismos.

Consecuentemente todos los robots de Asimov son fieles sirvientes del ser humano, de ésta forma su actitud es contraria a la del dramaturgo checo Karel.
En general la historia de la robótica se puede 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 tanto la gestión de tareas repetitivas, como con autonomía muy limitada. La tercera generación incluiye visión artificial, en lo cual se ha avanzado mucho en las décadas de los ochenta y los noventa. La cuarta incluye movilidad avanzada en exteriores e interiores, es decir, dispositivos autónomos, y por último, la quinta, la cual entraría en el dominio de la inteligencia artificial en lo cual se esta trabajando actualmente.En 1964 se inauguran los 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.

Lego NXT

Tu Primer Robot

Si deseas empezar a familiarizarte con los robots o simplemente tienes ganas de crear algun robot sencillo, esta parte de Lego que no conocias llamada Mindstorm es el comienzo.
Este equipo, muy sencillo de utilizar, es perfecto para crear tu primeros robots y esta a la venta a todo publico. El Lego Mindstorm NXT 2.0 cuenta con lo siguiente...

 

El NXT

El NXT es el cerbro de un Robot Mindstorm. Es un inteligente bloque controlado por computadora que permite que el robot haga diferentes operaciones.
El bloque NXT cuenta con 3 entradas de motores, 4 entradas de sensores, 1 altavoz, 1 pantalla y 4 botones, uno naranja para "enter" o "prender" y uno gris obscuro para "cancelar" o "apagar" y 2 gris claro para cambiar las opciones. El bloque funciona con 6 pilas doble A o puedes usar una pila recargable que te da 6 horas aproximadamente.

Sensores

Luz o Color

Este sensor es uno de los sensores que le da visión a tu robot (el otro es el ultrasónico). Este sensor tiene 3 funcionalidades, sirve para distinguir diferentes colores, puede detectar entre 6 colores diferentes, puede detectar la intensidad de luz en un cuarto o la intensidad de color en objetos y tambien puede ser usado como lampara.

Toque

El Mindstorm tambien cuenta con un sensor de toque, que detecta cuando es presionado y cuando lo sueltan, esto te puede servir para cumplir cierta funcion mientras lo estas presionando o simplemente para detectar un toque rapido.

Ultrasónico

El sensor Ultrasónico te sirve para ver y detectar objetos, lo puedes usar para evitar chocar con obstáculos, detectar la presencia de objetos, medir distancias y detectar movimiento. Este sensor usa el mismo principio científico que usan los murciélagos, mide la distacia calculando el tiempo que tarda una onda sonora en chocar con un objeto y regresar, como un eco.

Sonido

El sensor de sonido tiene 2 tipos de canales por los cuales detecta el sonido, el decibel dBA que se ajusta a la sensibilidad que tiene un oido humano. En otras palabras, detecta sonidos que nuestros oidos pueden captar. El decibel dB que no es ajustable detecta todo tipo de sonidos con la misma sensibilidad, aunque estos puede que sean tan altos o tan bajos que el oido humano no lo pueda detectar.

Servo Motores

El Mindstorm cuenta con 3 servo motores que le dan a tu robot la habilidad de moverse. Una ventaja es que si tu programas para que avanzen en linea recta, los motores automaticamente se sincronizan para avanzar en linea recta. Cada motor cuenta con sensores de rotación, que te permiten moverte con mayor precisión. Los sensores de rotacion te permiten moverte ya sea por grados o por giros completos con un rango de error de + - 1 grado y tambien cuenta con diferentes potencias para que te puedas mover a diferentes velocidades.

Software

El software del Mindstorm NXT te permite crear programas y cargarlos por USB o por Bluetooth. El sistema es muy intuitivo y grafico y es compatible con Mac o PC y viene con intrucciones para armar algunos modelos y programarlos para que despues tu crees tus propios.

Robot Nao

Nao

Nao es un robot humanoide de Aldebaran Robotics. Este magnífico robot cuenta con la capacidad de reconocer sonidos, objetos y personas, esto y más hacen de este robot humanoide uno de los mejores robots autónomos de nuestros tiempos. He aqui sus especificaciones.


Hardware

Nao cuenta con
-57 cm de alto, 25 grados de libertad cuyos elementos principales son motores eléctricos y actuadores.
-2 cámaras, 4 micrófonos, 1 sensor de distancia ultrasónico, 2 emisores y receptores de IR, 1 tablero de inercia, 9 sensores de tacto y 8 sensores de presión.
-1 sintetizador de voz, luces LED y 2 altavoces de alta calidad para expresarse.
-2 CPU, uno en la cabeza y otro en el torso.
-1 bateria de 55 Watts dándole 1,5 horas de autonomia dependiendo del uso.

Software NAOqi

NAOqi usa aplicaciones que se basan en tecnologias complejas como reconocimiento de voz, reconocimiento de objetos y cartografía.
NAOqi, el software integrado en Nao inlcuye un marco ámplio de robótica de multiplataforma, rápida, segura confiable y distribuida. El código se puede desarrollar en Windows, Mac o Linux y ser llamado desde muchos lenguajes como C++, Python, Urbi y .Net.
NAOqi responde a necesidades comunes de robótica como paralelismo, sincronizacion, recursos y eventos.

Movimiento

Movimiento Omnidireccional

El movimiento para caminar de Nao es dinámico, simple y se resuelve mediante programación cuadrática. Nao se estabiliza utlizando los datos de todos los sensores, esto hace que absorba las perturbaciones y oscilaciones del tronco en los planos frontales y la terales. Nao puede caminar sobre varias superficies como concreto, alfombras y madera.

Administrador de caida

El administrador de caida sirve para proteger a Nao cuando se cae. La funcionalidad principal es detectar cuando el centro de masa sale de la poligonal, que es cuando los pies estan tocando el suelo. Cuando se detecta una caida, mueren todas las actividades de movimiento y dependiendo de la dirección, mueve los brazos a una posicion de protección, para despues levantarse.

Visión

Nao tiene 2 cámaras y puede realizar un seguimiento, aprender y reconocer imagenes y rostros.
Nao puede ver por 2 camaras de 640x480 que pueden capturar 30 imagenes por segundo.
La primer camara esta en la frente para poder ver el horizonte y la segunda esta a la altura de la boca para explorar el entorno inmediato.
El software le permite recuperar fotos o video que Nao ha visto, es por esto que puede reconocer imagenes, movimientos y rostros.

Sensores táctiles

Además de cámaras y micrófonos Nao esta equipado con sensores capacitivos colocados en la cima de su cabeza y sus manos, por lo tanto, le puedes dar indicaciones con solo tocarlo, por ejemplo, si lo tocas una vez en la cabeza y le dices "desactivar", se apaga. El sistema viene con LEDs que indican el tipo de contacto que se esta realizando.

Sonares

Nao esta equipado con 2 canales de sonares, dos transmisores y dos receptores que le permiten estimar la distancia de obstáculos en su entorno, el rango va de 0 a 70 cm, menores de 15 cm no hay informacion de distancia, solo sabe que existe un objeto.

viernes, 18 de noviembre de 2011

Robots



Introducción



Un robot es una máquina programable que puede manipular objetos y realizar operaciones humanas, puede ser tanto un mecanismo electromecánico físico como un sistema virtual de software. Ambos brindan la sensación de contar con capacidad de pensamiento, aunque en realidad se limitan a ejecutar órdenes dictadas por las personas. Se suele considerar que un robot tiene la capacidad de imitar el comportamiento de los humanos o de animales.
La Organización Internacional para la Estandarización define al ‘robot’ como: ‘un manipulador automáticamente controlado, reprogramable, multiuso, programable, que puede estar fijo o movilizarse para ser usado en aplicaciones de automatización industrial’. También existe una definición por el Instituto de Robótica de América (RIA) que es muy parecida pero es mas extensa, no hay que confundir los manipuladores industriales con los robots.
En este blog “Robots en la sociedad” hablaremos de que es un robot, asi como las partes que lo componen y tipos de robots. Más adelante daremos tips y ejemplos de cómo construir un robot y como puedes empezar a familiarizarte con la lógica de la programación de los robots, también nos adentraremos a mostrar algunos robots, tanto antiguos como los más recientes y su visión hacia el futuro. Toda la información va enfocada al público interesado en nuevas tecnologías.

En nuestra sociedad la implementación de robots está avanzando rápidamente y se están instalando más que nunca en la historia a nuestro alrededor. Hoy en día nuestros hogares y lugares de trabajo están caracterizados por la automatización de las tareas y servicios, la cual se realiza gracias a la constante actualización de la tecnología.
En este blog se creará una recopilación de información basada en diversas opiniones, tanto de autores e investigadores así como de la gente interesada, discusiones, proyectos, investigaciones y noticias con el fin de dar a conocer la evolución, interacción y la influencia que han tenido los robots en nuestra sociedad, sus aportes y diseños, así como sus objetivos. Dicha información contendrá datos, videos, imágenes, encuestas, debates, etc., así como referencias y fuentes de donde se podrá sacar mayor información sobre el tema relacionado, todo esto de manera actualizada y con los avances más recientes.
Se dará al lector bases para crear su propia opinión acerca de los robots que lo rodean, además de impulsarlo a entenderlos, interactuar con ellos y crearlos de una manera simple y eficiente.

Estamos pasando por una etapa en donde varias empresas y organizaciones están desarrollando nuevas tecnologías, de forma muy rápida, que van a modificar nuestra forma de vivir, la mayoría de estas nuevas tecnologías son automatizadas y pensadas para ayudar a la sociedad en diversos trabajos. Es por eso que decidimos hablar de robots para poder difundir dicha tecnología en nuestro país y poder impulsar a las escuelas de nivel básico hasta medio superior a familiarizar a los estudiantes con las nuevas tecnologías.


Bienvenidos

En este blog encontrarán

•Una perspectiva de las ventajas y desventajas en la sociedad en la evolución de los robots.
•Noticias sobre robots recientes.
•Historia de la evolución de los robots hasta la actualidad y futuros proyectos.
•Cómo usar material de LEGO NXT 9797.
•Diferentes robots asi como sus capacidades y funciones.
•Robots usados en la actualidad ya sea en la industria, escuelas y hogares.
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