¿Qué es la robótica?Desde siempre, las personas han inventado mecanismos y desarrollado tecnologías que les permitieran traspasar los límites de sus capacidades. Asimismo, fantaseaban con la idea de jugar a ser Dios y crear seres a su imagen y semejanza. El enorme progreso en ingeniería, electrónica e informática lo está haciendo posible. Aquí, allá... en todas partes. Los robots están entre nosotros.

La robótica es la ciencia que estudia el diseño y la implementación de robots, conjugando múltiples disciplinas, como la mecánica, la electrónica, la informática, la inteligencia artificial y la ingeniería de control, entre otras.

Para definirlo en términos generales, un robot es una máquina automática o autónoma que posee cierto grado de inteligencia, capaz de percibir su entorno y de imitar determinados comportamientos del ser humano. Los robots se utilizan para desempeñar labores riesgosas o que requieren de una fuerza, velocidad o precisión que está fuera de nuestro alcance. También existen robots cuya finalidad es social o lúdica.

Robots, ¿dónde?, ¿para qué?

Los robots se usan en diversos ámbitos y para cumplir tareas variadas: desde los brazos robóticos utilizados en la industria automotriz hasta el novedoso sistema quirúrgico Da Vinci, que permite practicar cirugías de alta complejidad poco invasivas y con una precisión sin precedentes; desde los robots espaciales diseñados para explorar la superficie de planetas desconocidos hasta la aspiradora doméstica Roomba, que realiza la limpieza de manera autónoma, o el Nano Air Vehicle (NAV), también llamado nanocolibrí, un pájaro utilizado para espionaje militar. Pero quizá los más llamativos sean los androides, que imitan la morfología, el comportamiento y el movimiento de los seres humanos. Uno de los más conocidos en la actualidad es ASIMO, pensado para llevar a cabo labores asistenciales y sociales. Aunque se encuentra en una etapa experimental, ASIMO es capaz de caminar o subir escaleras por sí solo.

La robótica viene de antiguoDesde siempre, las personas han querido desarrollar seres animados con diferentes fines. Este deseo de dar vida, conjugado con el progreso mecánico, científico, tecnológico y electrónico a lo largo de la historia, dio lugar a la creación de los autómatas, máquinas que imitan la figura y los movimientos de un ser animado, antecedente directo de los robots.

Los primeros autómatas se remontan a la Antigüedad: egipcios y griegos fueron pioneros en el desarrollo de la mecánica y la ingeniería. Conocían y utilizaban a la perfección principios mecánicos como la rueda, el eje, la cuña, la palanca, el engranaje, la rosca y la polea, elementos que constituyen la base de muchos mecanismos empleados en la actualidad. Tenían también

un profundo conocimiento de hidráulica y neumática, que usaban para dar movimiento a algunas estatuas.

En el siglo I d. C., Herón de Alejandría escribió el primer tratado de robótica, Los autómatas, y creó los primeros autómatas: el teodolito, un aparato que medía ángulos, distancias y desniveles, y el odómetro, que medía distancias recorridas.

Siguen los inventos: un poco de historiaDurante la Edad Media, dos personajes se destacaron por sus invenciones. Alberto Magno (1206-1280) creó un autómata de hierro que le servía como mayordomo —podía caminar, abrir puertas y comunicarse con los invitados—, y una cabeza parlante que predecía el futuro. Al-Jazari, uno de los más grandes ingenieros de la historia, inventó un reloj elefante, con seres humanos y animales mecánicos.

El Renacimiento fue un período rico en pensadores e invenciones. El enorme interés por la investigación en el campo de las ciencias que explican el mundo y al ser humano impulsó el desarrollo de espectaculares maquinarias.

Leonardo Da Vinci (1452-1519), quizás el más grande inventor de todos los tiempos, creó, entre otras, la máquina de volar.

Historia de las tres leyes de robótica

Los primeros Robots construidos, en la tierra, eran modelos poco avanzados. Era una época en donde la Robo psicología no estaba muy bien desarrollada. Estos Robots podían ser enfrentados a situaciones en las cuales se vieran en un conflicto con sus leyes. Una de las situaciones más sencillas se da cuando un Robot debe dañar a un ser humano para evitar que dos o más sufran daño. Aquí los Robots decidían en función de un criterio exclusivamente cuantitativo, quedando luego inutilizados, al verse forzados a violar la primera ley.

Posteriores desarrollos en la Robótica, permitieron la construcción de circuitos más complejos, y por ende, con una mayor capacidad de autorreflexión. Una peculiaridad de los Robots es que pueden llegar a redefinir su concepto de "daño" según sus experiencias e incluso, llegar a determinar niveles de éste. Su valoración de los seres humanos también puede ser determinada por el ambiente.

Es así que un Robot puede llegar a dañar a un ser humano por proteger a otro que considere de más valía (su amo por ejemplo). También podría darse el caso de que un Robot dañara físicamente a un ser humano para evitar que otro sea dañado psicológicamente, pues llega a ser una tendencia el considerar los daños psicológicos más graves que los físicos.

Estas situaciones nunca se hubieran dado en Robots más antiguos. Asimov plantea en sus historias de Robots las más diversas situaciones, siempre considerando las posibilidades lógicas que podrían llevar a los Robots a tales situaciones.

Uno puede llegar a encariñarse con los Robots de Asimov, él que nos muestra en sus historias Robots cada

vez más "humanos". En El hombre bicentenario, Asimov nos narra la historia de Andrew Martín, nacido Robot, y que luego de una vida de lucha, logró morir como un ser humano. Están también R. Daneel Olivaw y R. Giskard Reventlov, los cuales tienen un papel fundamental en la segunda expansión de los seres humanos y la posterior fundación del imperio galáctico. Estos dos personajes son importantes en la medida en que, siendo los Robots más complejos jamás creados, fueron capaces de desarrollar la ley cero de la Robótica (Zeroth law):

"Un Robot no puede hacer daño a la humanidad o, por inacción, permitir que la humanidad sufra daño."

Se supone que la Ley Cero sería el resultado de la reflexión filosófica por parte de estos Robots más sofisticados.

R Giskard muere luego de tener que dañar a un ser humano en virtud de la ley cero. El problema fundamental de esta ley está en el problema para definir "humanidad", así como para determinar qué "daña" a la humanidad. R. Daneel logró asimilar la ley cero gracias al sacrificio de Giskard, convirtiéndose desde entonces en el protector de la humanidad. Daneel se convierte en uno de los personajes más importantes del ciclo de Trántor (formado por los cuentos y novelas de Robots, las novelas del imperio, y la saga de las fundaciones: 17 libros) siendo además el punto que le da continuidad.

La Robótica abre una nueva y decisiva etapa en el actual proceso de mecanización y automatización creciente de los procesos de producción. Consiste esencialmente en la sustitución de máquinas o sistemas automáticos que realizan operaciones concretas, por dispositivos mecánicos que realizan operaciones concretas, por

dispositivos mecánicos de uso general, dotados de varios grados de libertad en sus movimientos y capaces de adaptarse a la automatización de un número muy variado de procesos y operaciones.

La Robótica se ha caracterizado por el desarrollo de sistemas cada vez más flexibles, versátiles y polivalentes, mediante la utilización de nuevas estructuras mecánicas y de nuevos métodos de control y percepción.

La Robótica ha alcanzado un nivel de madurez bastante elevado en los últimos tiempos, y cuenta con un correcto aparato teórico. Sin embargo, algunas cosas que para los humanos son muy sencillas, como andar, correr o coger un objeto sin romperlo, requieren una potencia de cálculo para igualarlas que no está disponible todavía.

Sin embargo se espera que el continuo aumento de la potencia de los ordenadores y las investigaciones en inteligencia artificial, visión artificial y otras ciencias paralelas nos permitan acércanos un poco más cada vez a los milagros soñados por los primeros ingenieros y también a los peligros que nos adelanta la ciencia ficción.

Robótica educativa

La Robótica Educativa es un sistema de enseñanza interdisciplinaria que potencia el desarrollo de habilidades y competencias en los alumnos.

Este sistema de enseñanza es interdisciplinario porque abarca áreas de diferentes asignaturas del programa escolar reglado. Así, en los cursos de Robótica Educativa bien estructurados, se trabajan áreas de Ciencias, Tecnología, Ingeniería y Matemáticas, lo que en inglés se conoce con las siglas STEM (Science, Technology, Engineering, Mathematics), así como áreas de Lingüística y también de Creatividad.

Las habilidades y competencias: Cursos de robótica educativa en vuestra escuela de los alumnos se ven desarrolladas de una forma efectiva debido a que, si los cursos están bien estructurados, se plantean actividades que los alumnos deben resolver como retos, en grupo, aportando soluciones elaboradas entre todos los miembros.

Así, se trabajan aspectos como:

El trabajo en grupo, aprendiendo que, generalmente, las soluciones a los retos encontradas en grupo suelen ser mejor, más efectivo, que las soluciones pensadas individualmente.

El liderazgo, al hacer que el alumno, al verse capaz de resolver retos cada vez más complejos, tenga la confianza en sí mismo necesaria para ser líder en el futuro.

Se aprende también a manejar la frustración del “fracaso” que supone el plantear soluciones erróneas. El error forma parte del proceso de aprendizaje, porque el conocer las soluciones erróneas aporta información

muy valiosa para no cometer los errores en futuros retos y porque es importante tener herramientas para gestionar las emociones que implican esos errores.

¿Cómo funcionan las clases de robótica educativa?

Una clase de un curso Robótica Educativa suele comenzar con el planteamiento por parte del profesor de un reto para que los alumnos lo resuelvan. Generalmente este planteamiento suele estar apoyado en herramientas informáticas, como vídeos, instrucciones de montaje, textos, …

Una vez planteado el reto se pide a los alumnos que, en grupos (de 2 o más personas), siguiendo las instrucciones proporcionadas, monten el modelo 3D correspondiente. Esta es una de las habilidades que los niños adquieren en estos cursos: la visión espacial que les permite mediante la interpretación de unas instrucciones en 2D construir modelos en 3D.

Posteriormente se pide a los alumnos que realicen cambios al modelo para que cumplan alguna funcionalidad nueva, o que clases de robótica educativa en los centros escolares mejoren el modelo para un mejor funcionamiento. Siempre se trabaja en equipo. Aquí entra en juego la posibilidad de que las soluciones pensadas no sean correctas. Los errores también forman parte del proceso y sirven para adquirir conocimiento (el conocer los errores nos da experiencia que evita que los cometamos en el futuro) y para trabajar la competencia de ser capaz de gestionar la frustración que produce “el fracaso”. Propiamente dicho, no es un fracaso lo que se da con estos errores, sino un proceso de aprendizaje enriquecido. Cuando se aportan soluciones válidas y probadas, se fortalece el liderazgo de los alumnos, ya que van adquiriendo confianza en su capacidad para resolver retos cada vez más complejos y van aprendiendo que un buen líder es aquel que se apoya en su equipo para conseguir los objetivos, no el que pretende hacerlo todo él solo.

Además, se pide a los equipos que expliquen las soluciones aportadas, de forma que se trabaja también la expresión oral y el hablar en público.

Herramientas

Los modelos que se construyen suelen ir acompañados de un programa informático que hace que el robot ejecute órdenes (ya sea desplazarse, identificar colores, medir distancias a un objeto, …). No se pretende que los alumnos acaben siendo todos maestros en programación. Los sistemas de programación que se suelen usar casi siempre están basados en iconos y no en instrucciones escritas. Lo que se pretende es que los alumnos se familiaricen con los dispositivos programables, cada vez más presentes en nuestra sociedad (ordenadores, teléfonos móviles,…). Con esta capacidad para entender cómo se programan los robots, adquieren esta habilidad que les será muy útil en el futuro.

En estos cursos se les plantea a los alumnos retos en los que hay incluidos conceptos físicos, matemáticos, tecnológicos. De esta forma los alumnos trabajan conceptos que han estudiado en diversas asignaturas del currículum escolar oficial de una forma práctica. Esto motiva a los alumnos en el aprendizaje de estas materias, ya que pueden experimentar las aplicaciones prácticas de lo que han estudiado de forma teórica.

En todo el proceso del curso, se va subiendo el nivel de dificultad de los retos, de forma que se mantenga el equilibrio entre la dificultad del reto y la capacidad del alumno para resolverlo. De esta forma se evita que el alumno se frustre por no ser capaz de resolver los retos o que se aburra por ser demasiado sencillos para su capacidad.

Por supuesto, para todas las edades no se puede plantear el mismo curso de Robótica Educativa (puedes saber más sobre nuestras actividades extraescolares separadas por edades pinchando aquí). Se deben

adaptar los retos, los conceptos técnicos, físicos y matemáticos a la edad del alumno y a sus conocimientos. También los sistemas de programación deben estar adaptados a su nivel de conocimiento. Este es otro punto a tener en cuenta en el desarrollo de un buen curso de robótica educativa.

Por todo lo explicado hasta este punto consideramos que esta es una actividad con un gran beneficio para nuestros alumnos, ya que les ayudamos en el desarrollo de habilidades y competencias necesarias para su futuro personal y profesional, fomentamos su interés por las ciencias, la tecnología, la ingeniería y las matemáticas, y además ayudamos a mejorar su nivel de inglés, al impartir los cursos en este idioma.

Aprendiendo jugandoPero aún nos queda un punto más a tocar. La actividad implica un componente lúdico, intrínseco a la construcción de modelos, a la discusión de las mejores soluciones con otros alumnos,… Este componente lúdico es el que remata el éxito de la actividad, ya que si por todo lo explicado anteriormente es una actividad ideal desde el punto de vista de los padres preocupados por la formación de sus hijos, este último punto es el que convierte la actividad en ideal desde el punto de vista de los niños. Así pues, es la

actividad lúdico-educativa ideal tanto para padres como para hijos.

ConclusiónCuando las Máquinas Imitan a los Hombres

Si bien el hombre ha buscado crear máquinas que puedan realizar las mismas tareas que él, ahora su meta va más allá: lograr que éstas no sólo reproduzcan conductas inteligentes, sino que lo hagan utilizan-do los mismos principios que se han descubierto en los seres vivos y en particular en el hombre.

Esta ciencia llamada Robótica etológica o fisiológica pretende que la naturaleza indique los caminos. Estos Robots permiten a los investigadores entender algunas funciones imposibles de desentrañar directamente a través de la experimentación animal.