Historia de La Robótica Industrial

 

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El robot industrial, conocido en nuestros días, surge como consecuencia de la necesidad de  producir seres vivientes. Para conseguir esto se ha introducido la informática, para así mejorar la productividad y calidad de los productos, utilizando maquinas programadas llamadas robot. Al enfocarse la producción industrial moderna hacia la automatización global y flexible, han quedado en desuso las herramientas, que hasta hace poco eran habituales. El primer robot de la época moderna fue creado por Grey Walters, en la década de los 40, 1942. Y lo llamó "Elsie la Tortuga". El laboratorio Argone diseña, en 1950, manipuladores amo-esclavo para manejar material radioactivo. Trabajo de desarrollo con tele operadores (manipuladores de control remoto) para manejar materiales radiactivos. Patente de Estados Unidos emitidas para Goertz (1954) y Bergsland (1958). En 1952 una máquina prototipo de control numérico fue objetivo de demostración en el Instituto Tecnológico de Massachusetts después de varios años de d e desarrollo. Un lenguaje de programación de piezas denominado APT ( Automatically ( Automatically Programmed Tooling ) se desarrolló posteriormente y se publicó en 1961. En 1954, el estadounidense George Devol empieza a construir un brazo articulado que realiza una secuencia de movimientos programables, a este se le considera el primer robot industrial. En 1956 Joseph F. Engelberger, director de ingeniería de la división aeroespacial de la empresa Manning Maxwell y Moore en Stanford, Conneticut. En 1958 desarrollo un dispositivo  Handy-Man, , consistente en dos brazos mecánicos tele-operados mediante undenominado maestro del  Handy-Man tipo denominado exoesqueleto. Junto a la industria nuclear, a lo largo de los años sesenta la industria submarina comenzó a interesarse por el uso de las tele-manipuladores. En 1960 Devol y Joseph Engelberger fundaron la empresa empresa Unimation dedicada a la fabricación de robots. robots. Engelberger es nombrado “padre de la robótica”.  robótica”.   Posteriormente el Instituto de Investigación de la Universidad de Stanford, en California en 1960 desarrolló a "Shakey" que era una caja inestable con ruedas, que utilizaba memoria y razonamiento lógico para resolver problemas y navegar en su entorno. En 1961 Unimate Unimate   se empiezan a realizar pruebas con robots accionados hidráulicamente, este proceso es dentro del área de fundición en molde de General Motors. Motors.

 

Después en 1968 Kawasaki se una a Unimation Unimation y  y empiezan a fabricar robots industriales en Japón. En este mismo año General Motors  Motors  empieza a utilizar baterías de robots en su  proceso de fabricación. En los 70´s La empresa sueca ASEA fabrica el primer robot completamente eléctrico, esté es accionamiento con avance en control de motores eléctricos. A este interés se sumó la industria espacial. El crecimiento de la robótica en Japón aventaja en breve a los Estados Unidos gracias a  Nissan, que formo la primera asociación robótica del mundo, la Asociación de Robótica industrial de Japón (JIRA) en 1972. Dos años más tarde se formó el Instituto de Robótica de América (RIA), que en 1984 cambio su nombre por el de Asociación de Industrias Robóticas, manteniendo las mismas siglas (RIA). También en 1974 se introdujo el primer robot industrial en España, y fue el año en que se comenzó a usar el lenguaje de programación AL, del q derivaran otro como el VAL (Victors Assembly Langueje) Langueje) de los robots PUMA. También en 1974 Kawasaki, bajo licencia de Unimation Unimation,, instaló un robot para soldadura  por arco para estructuras de motocicletas. En el año de 1975, la aplicación del microprocesador, transforma la imagen y las características del robot, hasta entonces grande y costoso. En 1978 se comienza a emplearse el robot PUMA de Unimation Unimation,, su diseño de “brazo” multiarticulado es la base de la mayoría de los robots actuales. La configuración de los primeros robots respondía a las denominadas configuraciones esférica y antropomórfica, de uso especialmente valido para p ara la manipulación. En 1982, el profesor Makino de la Universidad Yamanashi de Japón, desarrolla el concepto de robot SCARA (Selective (Selective Compliance Assembly Robot Arm) Arm) que busca un robot con un número reducido en grados de libertad (3 o 4), un coste limitado y una configuración orientada al ensamblado de piezas. Y 6 años después se constituye la Federación Internacional de Robótica con sede en Estocolmo, durante estos años se sientan las bases de la robótica industrial. Esto dio pauta al aumento del empleo y la sofisticación de los robots junto con el aumento de las prestaciones de los microprocesadores y las posibilidades de la informática. La evolución de los robots industriales desde sus principios ha sido vertiginosa. En poco más de 30 años las investigaciones y desarrollos sobre robótica industrial han permitido que los robots tomen posiciones en casi todas las áreas productivas y tipos de industria. En  pequeñas o grandes fábricas, los robots pueden sustituir al hombre en aquellas áreas repetitivas y hostiles, adaptándose "Ayuda" inmediatamente a los cambios de producción solicitados por la demanda variable.

 

Presente

En la vida diaria es necesario realizar ciertos trabajos que a las personas no les gusta hacer, ya sea por ser aburridos o bien peligrosos, siempre se tratarán de evitar. El auge de los robots, además de al desarrollo de la electrónica, se debe a la necesidad industrial de fabricar productos con variaciones en función de los gustos y necesidades de los clientes, lo cual ha hecho que las máquinas y dispositivos automáticos de fabricación específicos para fabricar un producto único, solo sean rentables para grandes series; con la robótica y la automatización flexible, se consiguen fabricar distintos productos de una misma familia, con pocos o ningún cambio estructural en las líneas de producción, pues estos sistemas se adaptan por programa a las condiciones variables de fabricación. Otras aplicaciones incluyen la limpieza de residuos tóxicos, minería, búsqueda y rescate de  personas y localización de minas terrestres. Existen ciertas dificultades a la hora de establecer una definición formal de lo que es un robot industrial. La primera de ellas surge de la diferencia conceptual entre el mercado  japonés y el euro americano de lo que es un robot y lo que es un manipulador. Así, mientras que para los japoneses un robot industrial es cualquier dispositivo mecánico dotado de articulaciones móviles destinado a la manipulación, el mercado occidental es más restrictivo, exigiendo una mayor complejidad, sobre todo en e n lo relativo al control. En segundo lugar, y centrándose ya en el concepto occidental, aunque existe una idea común acerca de lo que es un robot industrial, no es fácil ponerse de acuerdo a la hora de establecer una definición formal. Además, la evolución de la robótica ha ido obligando a diferentes actualizaciones de su definición. La definición mas comúnmente aceptada posiblemente sea la de la Asociación de Industrias Robóticas (RIA), según la cual: Un robot industrial es un manipulador multifuncional reprogramable, capaz de mover materias, piezas, herramientas, o dispositivos especiales, según trayectorias variables,  programadas para realizar tareas diversas. Esta definición, ligeramente modificada, ha sido adoptada por la Organización Internacional de Estándares (ISO) que define al robot industrial como: Manipulador multifuncional reprogramable con varios grados de libertad, capaz de manipular materias, piezas, herramientas o dispositivos especiales según trayectorias variables programadas para realizar tareas diversas. La clásica definición de la " Robotic Industries Association (RIA)" (RIA)" americana ha sido sustituida por la de la norma ISO 8373. Según esta norma, "un robot industrial manipulador es un manipulador programable en tres o más ejes, controlado automáticamente, reprogramable y multifuncional, que puede estar fijado en un lugar o ser móvil, y cuya finalidad es la utilización en aplicaciones de automatización auto matización industrial". Para conocerlos de manera más profunda ahí que empezar por tener una clara clasificación de estos, y está es una:

 

-Robot cartesiano; este tipo de robot utiliza tres dispositivos deslizantes  perpendiculares entre si, para generar movimientos de acuerdo a los tres ejes cartesianos X, Y y Z. -Robot cilíndrico; se basan en una columna vertical que gira sobre la base. También tiene dos dispositivos deslizantes que pueden generar movimientos sobre los ejes Z e Y. -Robot esférico o polar; utiliza un brazo telescópico que puede bascular en torno a un eje horizontal. Este eje telescópico está montado sobre una base giratoria. Las articulaciones  proporcionan al robot la capacidad de desplazar el brazo en una zona esférica. -Robot antropomórfico; está constituido por dos componentes rectos que simulan el brazo o antebrazo humano, sobre una columna giratoria. Estos antebrazos están conectados mediante articulaciones que se asemejan al hombro y al codo. -Robot de brazo articulado; se trata de una columna que gira sobre la base. El brazo contiene una articulación, pero sólo puede realizar movimientos en un plano. En el extremo del brazo contiene una eje deslizante que se desplaza en el eje Z. El robot más común de este tipo se conoce como robot SCARA. -Poliarticulados; son robots sedentarios, o sea que no se pueden desplazar, están diseñados  para mover sus brazos y herramientas en un determinado espacio de trabajo. En este grupo se encuentran los manipuladores y algunos robots industriales. El número total estimado de robots operativos al final de 1997 supera la cifra de 711000, con un crecimiento del 6,4% respecto al año anterior. De ellos, Japón, con prácticamente 413 000 robots, se lleva la parte del león y junto con los otros cinco grandes países en robótica, totalizan casi 611 000 robots, quedando únicamente 100 000 para el resto del mundo. Recientemente, se ha logrado un gran avance en los robots dedicados a la medicina, con dos compañías en particular, Computer Motion  Motion  e  Intuitive Surgical , que han recibido la aprobación regulatoria en América del Norte, Europa y Asia para que sus robots sean utilizados en procedimientos de cirugía invasiva mínima. Desde la compra de Computer Motion  Motion  (creador del robot Zeus) por  Intuitive Surgical , se han desarrollado ya dos modelos de robot daVinci por esta última. En la actualidad, existen más de 800 robots quirúrgicos daVinci en el mundo, con aplicaciones en Urología, Ginecología, Cirugía general, Cirugía Pediátrica, Cirugía Torácica, Cirugía Cardíaca y ORL. También la automatización de laboratorios es un área en crecimiento. Aquí, los robots son utilizados para transportar muestras biológicas o químicas entre instrumentos tales como incubadoras, manejadores de líquidos y lectores. Otros lugares donde los robots están reemplazando a los humanos son la exploración del fondo oceánico y exploración espacial. Para esas tareas se suele recurrir a robots de tipo artrópodo. a rtrópodo. Un impulsor muy significativo de este tipo de investigaciones es el desarrollo de equipo equiposs de espionaje militar. Destacan también el éxito de las bombas inteligentes y UCAVs en los

 

conflictos armados, sin olvidar el empleo de sistemas robóticos para la retirada de minas antipersonales. Junto con estas aplicaciones, ya arraigadas, hay otras novedosas en las que si bien la utilización del robot no se realiza a gran escala, si se justifica su aplicación por las condiciones intrínsecas del medio de trabajo (ambientes contaminados, salas asépticas, construcción, etc.) o la elevada exigencia en cuanto a calidad de los resultados (medicina, etc.). Estos robots se han venido llamando robots de servicio. Futuro

Desde los comienzos de la robótica, los robots han avanzado o han evolucionado en su nivel de complejidad, derivando de todo ello un proceso de clasificación de los mismos. Esta evolución en la complejidad de construcción de robots, es una consecuencia directa de la creciente necesidad de adaptar uno de estos mecanismos a la realización de diversas tareas, siendo estas cada vez más complejas. Así los robots han pasado de realizar tareas repetitivas y sencillas, a realizar funciones cada vez más complejas, donde los  procesos que se van a realizar re alizar no pueden ser repetitivos rep etitivos ya que están sujetos a variaciones externas. La evolución de la robótica está sujeta al desarrollo de nuevos captadores capaces de medir magnitudes que hasta ahora no somos capaces de cuantificar, y en la mejora de los sensores, siendo estos cada vez más precisos en sus medidas. Hablando sobre las mejoras a distintos aspectos del robots, en la actualidad se están investigando varias áreas de la robotica para poder hacer avances considerables para el mejor funcionamiento de los robots como los son: En la arquitectura de los robots la estructura mecánica condiciona tanto el espacio de trabajo como las prestaciones que pueden esperarse de un robot manipulador. Por este motivo ha sido objeto de numerosos estudios en el intento de lograr estructuras que puedan sustituir con ventaja a las tradicionales, al menos en determinadas aplicaciones. A pesar de las numerosas propuestas realizadas, ninguna de ellas se ha abierto camino de una manera clara en el ámbito industrial.  No obstante, la investigación en este campo continúa conti núa adelante y son de esperar avances en el mismo. En lo que hace referencia a las articulaciones, dos interesantes paradigmas marcan los objetivos a alcanzar. Por un lado, la articulación tipo nudillo que se caracteriza  por su ligereza, tamaño reducido, precisión y rapidez, y, por otro, la de tipo rodilla,  paradigma de relación entre diseño mecánico, control complejo y suspensión activa. En cuanto a los sistemas de locomoción, aspecto esencial para los robots móviles, las ruedas siguen siendo la opción de mayor futuro, si bien combinadas con algún tipo de soporte articulado, activo o pasivo, para su utilización u tilización en terrenos irregulares. Otro aspecto que está en desarrollo es el control de movimiento que en los últimos años, los robots han constituido una planta excelente para la aplicación y ensayo de numerosas técnicas de control. En este sentido, cabe mencionar el control adaptativo, el control por modos deslizantes, las técnicas de pasividad, el control difuso y el control neuronal, entre otros. Muchos de los sistemas desarrollados han sido probados únicamente en simulación y no han sido sometidos aún a una verificación experimental que permita su validación real.

 

Se ha observado que diversos fabricantes de robots han incorporado mejoras derivadas de estos desarrollos y puede apreciarse una paulatina mejora en las prestaciones de los sistemas de control, ligada también, evidentemente, a la disponibilidad de micro  procesadores más rápidos y potentes. La identificación en línea del modelo del robot puede permitir mejorar su comportamiento dinámico y supervisar su funcionamiento en vistas a detectar disfuncionalidades o fallos del sistema. La incorporación de sensores a los robots que les permitan obtener información de su entorno e interaccionar con él, ha sido mucho más lenta de lo previsto. Sensores como los de tacto que en un momento dado fueron objeto de intensa investigación e, incluso de comercialización en algunos casos, han quedado prácticamente aparcados. No obstante, no  parece demasiado arriesgado afirmar que el desarrollo de la robótica futura, tanto de los robots manipuladores como de los robots móviles, pasa en gran parte por la incorporación de nuevos y más eficientes sensores. Los sistemas de visión seguirán siendo, en cualquier cualqui er caso, los más utilizados y los de mayor desarrollo futuro, tanto para los robots manipuladores como para los robots móviles, aunque para estos últimos los sensores de proximidad y distancia sigan constituyendo un elemento esencial. La iluminación controlada aparece como uno de los factores fundamentales de los sistemas de visión futuros, Aspectos como la posición y tipo de los focos, la utilización de luz estructurada y la explotación de las posibilidades de la longitud de onda y de la polarización serán, sin duda, de gran importancia en dichos sistemas Es importante mencionar las técnicas de integración sensorial que tienen como objetivo combinar la información procedente de diversos sensores para construir y actualizar un modelo del entorno en vistas a un objetivo determinado. Estas técnicas han de permitir, por un lado, un uso más eficiente de los sensores disponibles con un incremento de la cantidad y de la calidad de la información obtenida, y, por otro lado, la detección de errores y fallos en algún sensor, y la continuidad del funcionamiento, aunque degradado, del sistema. La interfase hombre-máquina y, en concreto, la programación de los robots para la ejecución de las tareas es uno de los temas básicos para la efectiva expansión de los robots en los ambientes industriales. Uno de los temas recientes de discusión es la necesidad o conveniencia de alcanzar un estándar sobre un lenguaje de programación para robots que  pudiese ser convertido por software en el lenguaje específico de cada robot. Sobre este  punto, diversos fabricantes han expresado opiniones contrapuestas, pero parece haber un consenso generalizado sobre la necesidad de hacer más fácil, seguro y eficiente para el usuario el desarrollo de aplicaciones robotizadas. El robot industrial es cada vez más un elemento dentro de un sistema automático de  producción. En este sentido, adquiere una gran importancia la integración del robot con otros robots y con otras máquinas En conclusión hacer previsiones sobre la evolución de la robótica, como sobre la de cualquier tecnología en rápido desarrollo, es siempre difícil y arriesgado. La historia reciente de la robótica, tal como se comenta en la introducción, está plagada de previsiones no cumplidas y esperanzas no confirmadas. No obstante, es siempre conveniente mirar

 

hacia el futuro y, con las salvedades del caso, se indican en este apartado algunas de las tendencias previsibles a corto y medio plazo. Bibliografías Pasado: http://www2.udec.cl/~catamillar/cyp/robotica/contenido/historia.htm http://www2.udec.cl/~catamillar/cyp/robotica/contenido/historia.htm   http://www.etitudela.com/profesores/rpm/rpm/downloads/robotica.pdf   http://proton.ucting.udg.mx/materias/robotica/r166/r63/r63.htm http://proton.ucting.udg.mx/materias/robotica/r166/r63/r63.htm   http://proton.ucting.udg.mx/materias/robotica/r166/r63/r63.htm  http://proton.ucting.udg.mx/materias/robotica/r166/r63/r63.htm  http://www.profesormolina.com.ar/tecnologia/robotica/historia.htm  http://www.profesormolina.com.ar/tecnologia/robotica/historia.htm 

Presente http://www2.udec.cl/~catamillar/cyp/robotica/contenido/historia.htm http://www2.udec.cl/~catamillar/cyp/robotica/contenido/historia.htm   http://proton.ucting.udg.mx/materias/robotica/r166/r64/r64.htm  http://proton.ucting.udg.mx/materias/robotica/r166/r64/r64.htm  http://roboticalacaraca.blogspot.mx/p/aplicacion-en-la-actualidad-de-los.html  http://roboticalacaraca.blogspot.mx/p/aplicacion-en-la-actualidad-de-los.html  http://jenniymily.wordpress.com/tipos-de-robots-industriales/  http://jenniymily.wordpress.com/tipos-de-robots-industriales/  Futuro http://www.infoplc.net/actualidad-industrial/item/101415-la-robotica-industrial-mira-haciaun-brillante-futuro   un-brillante-futuro http://www.jorge-munnshe.com/tema27.html http://www.jorge-munnshe.com/tema27.html   http://sisbib.unmsm.edu.pe/bibvirtual/publicaciones/indata/v04_n1/actualidad.htm http://sisbib.unmsm.edu.pe/bibvirtual/publicaciones/indata/v04_n1/actualidad.htm