ROBÓTICA

LA ROBÓTICA

1. Introducción

No hay solución posible. Cuando se habla de robótica con alguien, casi se puede ver en los ojos del interlocutor la imagen e C3PO hablando sin parar cuatrocientos idiomas a la vez y corriendo de un lado para otro delante o detrás del Jedi de turno.

Aunque las películas y novelas de ciencias ficción han logrado que la robótica comience a interesar a una cantidad cada vez más numerosa de personas, por desgracia la robótica actual dista mucho de haber evolucionado hasta el punto que se nos mostraba en la trilogía de "La guerra de las galaxias".

En este proyecto vamos a intentar dar un repaso a la situación actual de la robótica, así como a analizar los distintos componentes de un robot y los diferentes tipos de robot que se pueden encontrar en la actualidad.

2. Concepto 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.

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.

Un sistema Robótico 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 pluridisciplinaria 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.

La historia de la Robótica ha estado unida a la construcción de "artefactos", muchas veces por obra de genios autodidactas que trataban de materializar el deseo humano de crear seres semejantes a nosotros que nos descargasen del trabajo. El ingeniero español Leonardo Torres Quevedo (que construyó el primer mando a distancia para su torpedo automóvil mediante telegrafía sin hilodrecista automático, el primer trasbordador aéreo y otros muchos ingenios) acuñó el término "automática" en relación con la teoría de la automatización de tareas tradicionalmente asociadas a los humanos.

Si algún autor ha influido sobre manera en la concepción del universo de los robots de ficción, éste ha sido sin duda alguna Isaac Asimos. Muchos otros, desde luego, han escrito sobre robots, pero ninguno ha relatado tan minuciosamente las actitudes y posibilidades de estas máquinas como lo ha hecho él.

Tanto es así, que el Oxford English Dictionary reconoce a Asimos como inventor de la palabra "robótica" y, aunque todos conocemos la facilidad de los anglófonos para inventar palabras nuevas, no por ello tiene mucho mérito.

Cuando tenía 22 años, Asimos escribió su cuarto relato corto sobre robots. El círculo vicioso. En boca de unos de sus personajes planteó lo que consideraba axiomas básicos para el funcionamiento de un robot. Los llamó las Tres reglas fundamental de la robótica y dicen así:

Ningún robot puede hacer daño a un ser humano, o permitir que se le haga daño por no actuar.

Un robot debe obedecer las órdenes dadas por un ser humano, excepto si éstas órdenes entran en conflicto con la primera ley.

Un robot debe proteger su propia existencia en la medida en que está protección no sea incompatible con las leyes anteriores.

En definitiva, las famosas leyes de Asimos son aplicables a un universo donde los robots son seres inteligentes, pero quedan relegadas a una cartilla de parvulario al enfrentarse con la dura realidad. Pero esto son sólo anécdotas.

3. Historia de las tres leyes de robótica

Los primeros Robots construidos, en la tierra, eran modelos poco avanzados. Era una época en donde la Robopsicología 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 esta 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.

4. La prehistoria

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.

Desde la época de los griegos se intentó crear dispositivos que tuvieran un movimiento sin fin, que no fuera controlado ni supervisado por personas, en los siglos XVII y XVIII la construcción de autómatas humanoides fabricados con mecanismos de relojería por Jacques de Vaucanson, Pierre Henri-Louis, Jaquet- Droz, como el escribiente, the Draughtsman, el músico Henri Maillar det (1800), Olimpia de la ópera de Offenback de Hoffman, fortalecieron la búsqueda de mecanismos que auxiliaran a los hombres en sus tareas.

Estos autómatas desataron controversias alrededor de la posible inteligencia que pudieran tener estos dispositivos pesadas y en la búsqueda de la posibilidad de crear vida artificialmente. El escribiente hacía mofa de la frase de Descartes de "Pienso luego existo parafraseándola al escribir "Escribo luego existo". Los fraudes surgieron como en el caso del ajedrecista, en el que un muñeco mecánico daba respuesta a jugadas de ajedrez, comprobándose más tarde que era un enano encerrado en la caja del muñeco el que daba las respuestas y movía el muñeco. Todos estos mitos anteceden a la obra Kapec, en la que se plantea la construcción de Robots para liberar a las personas de la carga pesada de trabajo. Sin embargo, esta ficción y la creada por Asimov, junto con los desarrollos mecánicos de máquinas como el telar de Thaillard, motiva a George Devol a crear el origen de los Robots industriales, un manipulador que sería parte de una célula de trabajo.

5. Desarrollo histórico

Desde los primeros autómatas hasa las sondas espaciales han pasado varios siglos, pero al hablar de inteligencia sólo podremos mirars 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.

Podemos contemplar la Robótica como una ciencia que, aunque en ella se han conseguido grandes avances, ofrece aun un amplio campo para el desarrollo y la innovación tecnológica y es precisamente este aspecto el que motiva a muchos investigadores y aficionados a los Robots a seguir adelante planteando Robots cada vez mas evolucionados y complejos.

Los aficionados a los Robots también juegan un papel muy importante en el desarrollo de la Robótica, ya que son éstos los que, partiendo de una afición firme, con sus particulares ideas y al cabo de un cierto tiempo de pruebas y progresos, han podido desarrollar sus teorías y, con ello, crear precedentes o mejorar aspectos olvidados, así como solucionar problemas no previstos inicialmente.

5.1 El monje cibernético

El primer autómata digno de mención del que noticias existen, se cree que fue construido por Giovanni Torriani durante la primera mitad del siglo XVI. El invento, que simula la figura de un monje de la época, funcionaba mediante un mecanismo de resorte al que se le daba cuerda con una llave.

El monje era capaz de girar e inclinar la cabeza, mover los ojos de un lado para otro, abrir la boca ygolpearse el pecho con la mano derecha mientras subía y bajaba la izquierda.

5.2 El pato que evacuaba

El pato automático de Jacques Vaucanso, invento mecánico se construyó en 1738 con el propósito venerable de recaudar dinero para su inventor.

El patito, construido en cobre puro y duro, no sólo graznaba, se bañaba y bebía agua sino que comía grano, lo digería y, aún no contento, lo evacuaba.

Tras andar perdido durante treinta y tantos años, un suizo llamado Reichsteiner logró hallarlo y reconstruir sus más de 4000 piezas. Después de su debut en la Scala de Milán ya en el siglo pasado, el animalito volvió a perderse y hoy en día su paradero es un misterio.

5.3 La muñeca escribana

Fue a principios del siglo pasado cuando un mecánico llamado Maillardet creó un autómata capaz de escribir. La aplicada máquina, de apariencia femenina, podía escribir en inglés y francés y además hasta dibujaba paisajes.

Unos años más tarde la autómata escribana quedó destruida y en 1812 se reconstruyó con una nueva identidad y pasó a ser conocida como "La muñeca de Filadelfia".

5.4 Primeras aproximaciones

Pero es ya en nuestro siglo cuando los automatismos empiezan a tomarse un poco en serio y a ser utilizados en aplicaciones prácticas.

Como sucede siempre que la necesidad apremia, durante la Segunda Guerra Mundial, los científicos tuvieron que ingeniárselas para poder manejar sin perjuicio los elementos radiactivos.

Se construyeron con este fin los llamados teleoperadores que, aún lejos de ser robots, son la primera aproximación conseguida por los ingenieros. Se basaban en dispositivos mecánicos que eran capaces de reproducir las acciones realizadas por un operador situado a distancia. El efecto era como tener brazos y manos muy largas.

Algunos años después, los dispositivos mecánicos se sustituyeron por conexiones eléctricas, quedando algo menos ortopédico y más parecido a los robots que conocemos en la actualidad.

5.5 Una industria incipiente

Se puede hablar, sin embargo, de una industria de los robots hasta principios de los años setenta.

Joseph F. Engelberger, fue el primero en reconocer el potencial que encerraban las máquinas automatizadas. El mismo Engelberger confesó que fue la lectura del libro YO ROBOT, de nuestro amigo Asimos, la que llevó a dedicar su vida a la robótica.

Engelberger, que por entonces (los años 50) cursaba estudios en la Universidad de Columbia, coincidió en un cóctel con un inventor también apasionado por los robots. Su nombre era George C. Devol.

El espíritu comercial de Engelberger unido a las patentes de Devol dieron como resultado el inicio de una industria que ni siquiera sus creadores pudieron imaginar hasta dónde iba a llegar.

Juntos fundaron la compañía Unimation dedicada a la creación de patentes de máquinas automatizadas. A principios de los años setenta habían diseñado y producido un montón de maquinaria automática de todo tipo.

Pero no tenían resueltos los problemas con las computadoras utilizadas para el control de los robots, por aquel entonces nada manejables y aún demasiado caros. La aparición del microchip acabó con su pesadilla, y a partir de entonces Unimation se convirtió en una de las empresas más rentables de todo el mundo. Por ello se otorgaron Engerlberger y Devol los bien merecidos títulos de "padre" y "abuelo" de la Robótica Industrial.

5.6 El gran boom del imperio

En 1970 se organiza el primer Simposio Internacional de Robots Industriales, ISIR.

Las asociaciones más importantes de esa época eran: JIRA (Japan Industrial Robot Association), la RIA (Robot Industries Association) y la BRA (British Robot Association).

Paralelamente, las patentes y los robots seguían proliferando. Se empezaba a hablar de cálculo de trayectorias, sensorización, retroalimentación y sistemas servodirigidos.

5.7 Algunos nombres y fechas

Tras el primer desarrollo de Unimation basado en una de las patentes de Devol (denominada "dispositivo de transferencia programada articulada") todo fueron robots por aquí y por allá.

En 1962, H.A. Ernst publicó el desarrollo de una mano mecánica controlada por una computadoa. La MH-1 era capaz de "sentir" bloques y apilarlos sin la ayuda de ningún operario. Por la misma fecha, Tomovic y Boni diseñaron otra mano capaz de detectar el tamaño y peso de un objeto.

Como diseñar manos parecía poco, al año siguiente se lanzó al mercado el primer prototipo comercial de bazo articulado. Lo creó la American Machina y Foundry Company, y se llamó VESATRAN.

Algunos años después, en 1968, el Laboratorio de Inteligencia Artificial de Standford decide poner a una computadora ojos y oídos (cámaras y micrófonos) y añadir algo de inteligencia aunque fuese artificial. Los ingenieros de robots ven en este avance la posibilidad de sacar a sus máquinas de la oscuridad y el silencio y no se lo piensan dos veces.

La compañía Kawasaki Heavy Industries negocia una licencia con Unimation y en 1970 desarrollan el primero robot articulado provisto de una cámara y controlado por una computadora. Lo llamaron el brazo Stanford y era capaz de apilar bloques según una estrategia trazada y de forma inteligente.

El éxito obtenido por este proyecto llevó a considerar el control por la computadora y la sensorización como partes fundamentales de un sistema robotizado, y cualquier robot que se preciase, debía incluir ambos.

A partir de la segunda mitad de los setenta todo evolucionó mucho más deprime. Ingenieros de la IBM desarrollaron en 1975 un manipulador inteligente con sensores de contacto y fuerza. En el MIT (Instituto Tecnológico de Massachussets) se trabajaba en aspectos de inteligencia artificial. Y el Jet Propulsión Laboratory desarrollaba técnicas de control sobre el brazo Stanford para proyectos espaciales.

6. Robots, autómatas y simples máquinas

Hay que desmitificar la mala creencia general formada en la sociedad acerca de la palabra "Robot" a raíz de simples películas de ciencia-ficción ya que los Robots no son malvados por naturaleza, sólo son los lo que los hombres quieran que lleguen a ser. Aun así, el mundo del cine ha expuesto a lo largo del tiempo ejemplos de Robots con conductas buenas.