TECNOLOGA DE LA MANUFACTURA: INGENIERA INDUSTRIAL.

Ing. Lucio Llontop Mendoza.

Robtica Industrial:

Una fantasa que se encuentra, bajo diversas formas, en todas las pocas, consiste

en poseer una mquina capaz de reproducir los movimientos y hasta cierto punto, el

comportamiento, de los seres humanos o de los animales. Sin entrar en su

estudio psicolgico, parece correcto pensar que, en el fondo, se esconde una vieja

aspiracin del gnero humano: la de verse liberado de tareas no deseadas, por tediosas o

peligrosas, mediante el uso de siervos o esclavos privados de libertad propia. Esta idea de

"mquina-siervo" est, precisamente, en consonancia con el nombre que, en la actualidad,

reciben: "robot", palabra derivada del checo (robotnik: siervo o trabajador forzado),

utilizada, inicialmente, por el escritor Karel Capek en 1923, en su comedia R.U.R. ("Rossum's

Universal Robots"), en la que presenta al obrero moderno como un esclavo mecnico y que

ha estado asociada, durante muchos aos, a determinados ingenios, casi siempre

destructivos, que aparecen en las obras de ciencia ficcin [2].Ms tarde esta visin fue

reforzada por Fritz Lang en su pelcula "Metrpolis", de 1926.y bastante despus, una

versin ms humanizada es la que presenta Isaac Asimov en su archiconocida serie de

relatos, escritos a partir de 1942 (en los que, por cierto, se introduce por primera vez el

trmino Robtica con el sentido de disciplina cientfica encargada de construir y programar

robots)[9]. Entre los escritores de ciencia ficcin, Isaac Asimov ha contribuido con varias

narraciones relativas a robots. La imagen de un robot que aparece en su obra es el de una

maquina bien diseada y con una seguridad garantizada que acta de acuerdo con tres

principios. Estos principios fueron denominados por Asimov las Tres Leyes de la Robtica,

y son:

1. Un robot no puede actuar contra un ser humano o, mediante la inaccin, permitir que

un ser humano sufra daos.

2. Un robot debe obedecer las rdenes dadas por los seres humano, salvo que estn en

conflicto con 1 Primera Ley.

3. Un robot debe proteger su propia existencia, a no ser que est en conflicto con las

dos primeras leyes.

Entre los ltimos ejemplos de esta forma de ver los robots se encuentran los

androidesR2D2 y C3PO de la serie de pelculas de George Lucas "La Guerra de las Galaxias",

Terminator, RoboCOP, Jonny5 y otras ms.

A lo largo de toda la historia, el hombre se ha sentido fascinado por mquinas y dispositivos

capaces de imitar las funciones y los movimientos de los seres vivos. Los griegos tenan una

palabra especfica para denominar a estas mquinas:

Automatos. De esta palabra deriva la actual

Autmata: mquina que imita la figura y movimientos de un ser animado. Los mecanismos

animados de Hern de Alejandra (85 d.C.) se movan a travs de dispositivos hidrulicos,

poleas y palancas y tenan fines eminentemente ldicos. La cultura rabe (siglos VIII a xv)

hered y difundi los conocimientos griegos, utilizndolos no slo para realizar

mecanismos destinados a la diversin, sino que les dio una aplicacin prctica,

introducindolos en la vida cotidiana de la realeza. Ejemplo de estos son diversos sistemas

dispensadores automticos de agua para beber o lavarse. Tambin de ese perodo son

otros autmatas, de los que hasta la actualidad no han llegado ms que referencias no

suficientemente documentadas, como el Hombre de hierro de Alberto Magno (1204-.1282)

o la Cabeza parlante de Roger Bacon (1214 - 1294). Otro ejemplo relevante de aquella

poca fue el Gallo de Estrasburgo (1352). ste, que es el autmata ms antiguo que se

conserva en la actualidad, formaba parte del reloj de la torre de la catedral de Estrasburgo

y al dar las horas mova las alas y el pico.

Durante los siglos XV y XVI alguno de los ms relevantes representantes del renacimiento

se interesan tambin por los ingenios descritos y desarrollados por los griegos.

Es conocido el Len mecnico construido por Leonardo Da Vinci (1452 -1519) para el rey

Luis XI1 de Francia, que se abra el pecho con su garra y mostraba el escudo de armas del

rey.

En Espaa es conocido el Hombre de palo, construido por Juanelo Turriano en siglo XVI para

el emperador Carlos V. Este autmata con forma de monje, andaba y mova la cabeza, ojos,

boca y brazos.

Durante los siglos XVII y XVIII se crearon ingenios mecnicos que tenan alguna de las

caractersticas de los robots actuales. Estos dispositivos fueron creados en su mayora por

artesanos del gremio de la relojera. Su misin principal era la de entretener a las gente de

la corte y servir de atraccin en las ferias. Estos autmatas representaban figuras humanas,

animales o pueblos enteros. Son destacables entre otros el pato de Vaucanson y los

muecos de la familia Droz y de Mailladert. Jacques Vaucanson (1709-1782), autor del

primer telar mecnico, construy varios muecos animados, entre los que destaca un

flautista capaz de tocar varias melodas y un pato (1738) capaz de graznar, beber, comer,

digerir y evacuar la comida. El relojero suizo Pierre Jaquet Droz (1721-1790) y sus hijos

Henri-Louis y Jaquet construyeron diversos muecos capaces de escribir (1770), dibujar

(1772) y tocar diversas melodas en un rgano (1773). Estos an se conservan en el museo

de Arte e Historia de Neuchastel, Suiza. Contemporneo de los relojeros franceses y suizos

fue Henry Maillardet, quien construyo, entre otros, una mueca capaz de dibujar y que an

se conserva en Filadelfia.

A finales del siglo XVIII y principios del XIX se desarrollaron algunas ingeniosas invenciones

mecnicas, utilizadas fundamentalmente en la industria textil, entre las que destacan la

hiladora giratoria de Hargreaves (1770), la hiladora mecnica de Crompton (1779), el telar

mecnico de Cartwright (1785) y el telar de Jacquard (1801). Este ltimo utilizaba una cinta

de papel perforada como un programa para las acciones de la mquina. Es a partir de este

momento cuando se empiezan a utilizar dispositivos automticos en la produccin, dando

paso a la automatizacin industrial.

Definicin de robot Industrial.

Buena parte de las definiciones y clasificaciones de robots existentes responde al robot

ampliamente utilizado hasta la fecha, destinado a la fabricacin flexible y que se conoce

como

Robot industrial o robot de produccin. Por otra parte existen, los robots especiales,

tambin denominados robots de servicio. Existen ciertas dificultades a la hora de establecer

una definicin formal de lo que es un robot industrial. La primera de ellas surge de la

diferencia conceptual entre el mercado japons y el euro-americano de lo que es un robot

y lo que es un manipulador. As, mientras que para los japoneses un robot industrial es

cualquier dispositivo mecnico dotado de articulaciones mviles destinado a la

manipulacin (Ver figura 1), el mercado occidental es ms restrictivo, exigiendo una mayor

complejidad, sobre todo en lo relativo al control.

Estacin Mecanizada

Robot manipulador Industrial

En segundo lugar, y centrndose en el concepto occidental, aunque existe una idea comn

acerca de lo que es un robot industrial, no es fcil ponerse de acuerdo a la horade

establecer una definicin formal. Adems, la evolucin de la robtica ha ido obligando a

diferentes actualizaciones de su definicin. La definicin ms comnmente aceptada

posiblemente sea la de

Robotics Industries Association (RIA)

Al ser la industria la que adquiri la mayora de ellos, y proponer una de las primeras

denticiones del trmino robot y vino a decir:

Un robot industrial es un manipulador multifuncional reprogramable diseado para

desplazar materiales, piezas, herramientas o dispositivos especiales mediante

movimientos programados variables para la ejecucin de una diversidad de tareas. Esta

definicin, ligeramente modificada, ha sido adoptada por la Organizacin:

Internacional de Estndares (ISO) que define al robot industrial como:

Manipulador multifuncional reprogramable con varios grados de libertad, capaz de

manipular materias, piezas, herramientas o dispositivos especiales segn trayectorias

variables programadas para realizar tareas diversas. Se incluye en esta definicin la

necesidad de que el robot tenga varios grados de libertad. Una definicin ms completa es

la establecida por la

Asociacin Francesa de Normalizacin (AFNOR) que define primero el manipulador y,

basndose en dicha definicin, el robot:

Manipulador: mecanismo formado generalmente por elementos en serie, articulados

entre s, destinado al agarre y desplazamiento de objetos. Es multifuncional y puede ser

gobernado directamente por un operador humano o mediante dispositivo 1ogico.

Robot: manipulador automtico servo controlado, reprogramable, polivalente, capaz de

posicionar y orientar piezas, tiles o dispositivos especiales, siguiendo trayectorias

variables reprogramables, para la ejecucin de tareas variadas. Normalmente tiene la

forma de uno o varios brazos terminados en una mueca. Su unidad de control incluye un

dispositivo de memoria y ocasionalmente de percepcin del entorno. Normalmente su uso

es el de realizar una tarea de manera cclica, pudindose adaptar a otra sin cambios

permanentes en su material. Por parte de

Robot Institute of Amrica

Un Robot industrial es: un manipulador multifuncional y reprogramable, diseado para

mover materiales piezas, herramientas o dispositivos especiales, mediante movimientos

programables y variables que permitan llevar a cabo diversas tareas. Por parte de

Oxford English dictionary

un aparato mecnico que se parece y hace el trabajo de un ser humano. Por ltimo,

la:

Federacin Internacional de Robtica (IFR) en su informe tcnico ISOJTR 83737

(septiembre 1988) distingue entre robot industrial de manipulacin y otros robots:

Por robot industrial de manipulacin se entiende a una mquina de manipulacin

automtica, reprogramable y multifuncional con tres o ms ejes que pueden posicionar y

orientar materias, piezas, herramientas o dispositivos especiales para la ejecucin de

trabajos diversos en las diferentes etapas de la produccin industrial, ya sea en una

posicin fija o en movimiento. En esta definicin se debe entender que la re

programabilidad y multifuncin se consigue sin modificaciones fsicas del robot. Comn a

todas las definiciones anteriores es la aceptacin del robot industrial como un brazo

mecnico con capacidad de manipulacin y que incorpora un control ms o menos

complejo. Un sistema robotizado, en cambio, es un concepto ms amplio. Engloba todos

aquellos dispositivos que realizan tareas de forma automtica en sustitucin de un ser

humano y que pueden incorporar o no a uno varios robots, siendo esto ltimo lo ms

frecuente.

Tipos y aplicacin de los robots.

Las diferentes asociaciones de robtica han definido la clasificacin de los robots basado

en criterios como: etapas de desarrollo, generaciones y propiedades que han caracterizado

a los robots a travs de su evolucin histrica, existen diversas clases de robots, tanto por

sus aplicaciones como por su forma de trabajo.

Clasificacin del robot industrial

Manipuladores

Robots de repeticin y aprendizaje

Robots con control por computador

Robots inteligentes.

Manipuladores: Son sistemas mecnicos multifuncionales, con un sencillo sistema de

control, que permite gobernar el movimiento de sus elementos, de los siguientes modos:

Manual: Cuando el operario controla directamente la tarea del manipulador.

De secuencia fija: cuando se repite, de forma invariable, el proceso de trabajo preparado

previamente.

De secuencia variable: Se pueden alterar algunas caractersticas de los ciclos de trabajo.

Existen muchas operaciones bsicas que pueden ser realizadas ptimamente mediante

manipuladores, por lo que se debe considerar seriamente el empleo de estos dispositivos,

cuando las funciones de trabajo sean sencillas y repetitivas.

Robots de repeticin o aprendizaje

Son manipuladores que se limitan a repetir una secuencia de movimientos, previamente

ejecutada por un operador humano, haciendo uso de un controlador manual o un

dispositivo auxiliar. En este tipo de robots, el operario en la fase de enseanza, se vale de

una pistola de programacin con diversos pulsadores o teclas, o bien, de joystics, o bien

utiliza un maniqu, o a veces, desplaza directamente la mano del robot. Los robots de

aprendizaje son los ms conocidos, hoy da, en los ambientes industriales y el tipo de

programacin que incorporan, recibe el nombre de "gestual".

Robots con control por computador: Son manipuladores o sistemas mecnicos

multifuncionales, controlados por un computador, que habitualmente suele ser un

microordenador. En este tipo de robots, el programador no necesita mover realmente el

elemento de la mquina, (Ver fig. 5) cuando la prepara para realizar un trabajo. El control

por computador dispone de un lenguaje especfico, compuesto por varias instrucciones

adaptadas al robot, con las que se puede confeccionar un programa de aplicacin utilizando

solo el terminal del computador, no el brazo. A esta programacin se le denomina textual

y se crea sin la intervencin del manipulador. Las grandes ventajas que ofrecen este tipo

de robots, hacen que se vayan imponiendo en el mercado rpidamente, lo que exige la

preparacin urgente de personal cualificado, capaz de desarrollar programas similares a los

de tipo informtico.

Robots inteligentes: Son similares a los del grupo anterior, pero, adems, son capaces de

relacionarse con el mundo que les rodea a travs de sensores y tomar decisiones entiempo

real (auto programable).De momento, son muy poco conocidos en el mercado y se

encuentran en fase experimental, en la que se esfuerzan los grupos investigadores por

potenciarles y hacerles ms efectivos, al mismo tiempo que ms asequibles. La visin

artificial, el sonido de mquina y la inteligencia artificial, son las ciencias que ms estn

estudiando para su aplicacin en los robots inteligentes.

La IFR distingue entre cuatro tipos de robots industriales:

Robot secuencial.

Robot de trayectoria controlable.

Robot adaptativo.

Robot telemanipulado. Esta clasificacin coincide en gran medida con la establecida por

la Asociacin Francesa de Robtica Industrial (AFRI)(Tabla 2). (Ms simple y especfica, es

la clasificacin de los robots segn la generacin. (Ver Tabla. 3)

Robots de servicio y teleoperados.

En cuanto a los robots de servicio, se pueden definir como: Dispositivos electromecnicos

mviles o estacionarios, dotados normalmente de uno o varios brazos mecnicos

independientes, controlados por un programa de computadora y que realizan tareas no

industriales de servicio. En esta definicin entraran entre otros los robots dedicados a

cuidados mdicos, educacin, domsticos, (Ver fig. 6) uso en oficinas, intervencin en

ambientes peligrosos, aplicaciones espaciales, aplicaciones submarinas y agricultura. Sin

embargo, esta definicin de robots de servicio excluye los telemanipuladores, pues estos

no se mueven mediante el control de un programa de computadora, sino que estn

controlados directamente por el operador humano.

Los robots teleoperados son definidos por la NASA (1978) como: Dispositivos robticos

con brazos manipuladores y sensores y cierto grado de movilidad, controlados

remotamente por un operador humano de manera directa o a travs de una computadora.