Aplicación de la Robótica en las Carreras de Ingeniería en

Aplicación de la Robótica en las Carreras de Ingeniería en Universidades Públicas
Ing. Nelson Inojosa
Aplicación de la Robótica en
las Carreras de Ingeniería en
Universidades Públicas
Ing. Nelson Inojosa
Área de Informática
Universidad Nacional Experimental de Guayana
[email protected]
I. INTRODUCCIÓN
El desarrollo de las denominadas nuevas
tecnologías, se inicia con la aparición de
dispositivos que permitieron al ser humano
comunicarse de manera más eficiente y
rápida. Posteriormente y debido al vertiginoso
desarrollo de las nuevas tecnologías, estas
parecen avanzar sin control y objetivos bien
delimitados y parece ser que sólo los objetivos
y deseos de las personas que tienen la capacidad
de decisión, recursos y conocimientos sobre el
particular se cumplen.
Por lo tanto, las nuevas tecnologías tienen un
impacto en la comunicación en general y en la
información en particular, que además impacta
en la dinámica social, como por ejemplo
los cambios de valores, comportamientos y
actitudes. Un aspecto social, quizás el más
importante, en donde, desde sus inicios pero
sobre todo en los últimos años ha impactado de
sobremanera y ha ido revolucionando algunas
de sus características que se creían firmes, es
la educación. En este sentido, es importante no
dejar pasar más tiempo para hacer una reflexión
y a la vez una crítica, del importante papel que
actualmente juegan las nuevas tecnologías
en el proceso de enseñanza-aprendizaje. Esto
debido a la importancia que tiene en el contexto
mundial, en donde los países desarrollados
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tecnológicamente las aplican desde hace
tiempo.
Con la aparición de las nuevas tecnologías
se da origen a un gran número de ciencias
multidisciplinarias; este es el caso de la
Robótica. La Robótica es una ciencia que
surge a principio de la década de los 60 y que
a pesar de ser una ciencia relativamente nueva,
ha demostrado ser un importante motor para
el avance tecnológico en todos los ámbitos
(Industria de manufactura, ciencia, medicina,
industria espacial, entre otros), lo que genera
expectativas muy interesantes para un tiempo
no muy lejano.
Sin embargo, es en la Industria de Manufactura
donde la Robótica encuentra un campo de
aplicación muy amplio. Su función es la de suplir
la mano de obra del hombre en aquellos trabajos
en los que las condiciones no son las óptimas
para este (minas, plantas nucleares, el fondo del
mar, entre otros) en trabajos muy repetitivos y
en innumerables acciones de trabajo.
Las Universidades de la Región Guayana
juegan un papel importante para la sociedad y el
sector industrial ya que como organismos están
consciente de los cambios frente a los avances
tecnológicos y que se plantean como reto el de
emprender, renovar y crear estructuras para la
transformación en sus procesos educativos, en
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una nueva visión del aprendizaje, conservando
lo positivo de los mismos, pero con una
posición de asumir nuevas posturas que le
permitan contribuir con su acción, para ello
es necesario contar con docentes dispuestos
y comprometidos con su rol pedagógico y
andragógico, a “desaprender” los viejos
esquemas a deseducarse de lo tradicional, pero
con una disposición detonante de la creatividad,
inventiva e innovación en la praxis.
La aplicación y uso de la Robótica en las
carreras de Ingeniería en universidades de
la región Guayana, específicamente el área
de informática, permitirán que esta área
se conviertan en generadora de procesos
productivos
de
enseñanza-aprendizajes
interactivos que conduzcan por el sendero del
éxito, identificado como la formación de las
nuevas generaciones mediante el uso intensivo
de las nuevas herramientas tecnológicas.
El presente ensayo, plantea la aplicación y uso
de la Robótica en las carreras de ingeniería
en universidades de la Región Guayana como
estrategia tecnológica/didáctica.
En este sentido, el presente trabajo está
conformado por 4 temas; en el tema 1 se expone
La Robótica en la Ingeniería e Industria; en el
tema 2, se plantea la Relación entre la Robótica
y la Inteligencia Artificial; el tema 3, presenta
la Robótica y las Nuevas Tecnologías; por
último, el tema 4 pasea por las Experiencias de
la Aplicación de la Robótica en Universidades
Latinoamericanas.
II. DESARROLLO
1. La Robótica en la Ingeniería e Industria
La robótica es una rama de la tecnología que
estudia el diseño y construcción de máquinas
capaces de desempeñar tareas repetitivas o
peligrosas para el ser humano. Las ciencias
y tecnologías de las que deriva podrían ser:
el álgebra, los autómatas programables, las
máquinas de estados, la mecánica, la electrónica
y la informática.
La robótica como ciencia que estudia los robots,
es multidisciplinaria. Es por ello que el uso y
aplicación de la misma se ha convertido en una
herramienta tecnológica de gran importancia
para el desarrollo potencial e industrial a nivel
mundial, facilitando éste el desarrollo de
trabajos en las grandes, medianas y pequeñas
industrias, teniendo estas aplicaciones en
diferentes áreas de la sociedad.
Actualmente, las áreas de ingeniería que trabajan
en el desarrollo de la robótica cada vez enlazan
nuevas ciencias dedicadas a las investigaciones
tecnológicas, promovidas estas por entes
generadores de conocimientos representadas
principalmente por las universidades que son
las encargadas de generar las experiencias
indispensables para el desarrollo e integración
del ser humano capaz de enfrentarse a los nuevos
avances tecnológicos de manera efectiva.
La Robótica comprende campos tan
aparentemente diferentes como diseño de
máquinas, teoría de control, microelectrónica,
programación de computadoras, inteligencia
artificial, factores humanos y teoría de la
producción. Se puede 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 más evolucionados y complejos.
Principales aplicaciones
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Ensamblado. Agrupa los robots utilizados
en el ensamblado, inserción, montaje, corte,
soldadura, otros.
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De procesamiento especial: agrupa los robots
que llevan a cabo cortes mediante láser o
chorro de agua a presión.
De medida, inspección y testeo.
De empaquetado y paletizaje.
De estampado.
De tratamiento a altas temperaturas.
De modelado de plásticos.
De soldadura: agrupa los robots de soldadura
de arco, punto, gas, láser, otros.
De pintura y pegado.
De carga y descarga.
En general, la aplicación de la robótica a
estos sectores se caracteriza por la falta de
estructuración tanto del entorno como de la
tarea a realizar, y la menor importancia de
criterios de rentabilidad económica frente a
la de realizar tareas en entornos peligrosos
o en los que no es posible el acceso de las
personas. Estas características obligan a que
los robots de servicio cuenten con un mayor
grado de inteligencia, puesto que se traduce en
el empleo de sensores y del software adecuado
para la toma rápida de decisiones. Puesto que
en muchas ocasiones el estado actual de la
inteligencia artificial (disciplina que aborda
esta problemática) no esta lo suficientemente
desarrollado como para resolver las situaciones
planteadas a los robots de servicio, es frecuente
que estos cuenten con un mando remoto, siendo
en muchas ocasiones robots teleoperados.
Dentro del mismo orden de ideas, centros de
investigación en robótica como la universidad
de Carnegie-Mellon o el jet propulsión
laboratory (JPL) en Estados Unidos, han
orientado desde hace tiempo buena parte de
sus esfuerzos de investigación en robótica en
esta línea, desarrollando robots especializados,
capacitados para trabajar en el exterior,
en entornos no estructurados y peligrosos
(superficie de planetas, volcanes, desastres
nucleares, etc).
144
Hoy en día los avances tecnológicos han
repercutido en todos los sectores de la
sociedad beneficiando de una u otra forma a
la misma. Dentro de algunos de los avances
se encuentra la evolución de la informática
identificada principalmente con la aparición del
computador con capacidades de procesamiento
de información en grandes magnitudes, así
como también la aparición de la robótica la cual
en los últimos años ha tenido una evolución
tecnológica cada vez más específica siendo
esta aplicada y dirigida a muchos sectores de
la sociedad. La misma se ha transformado en
la más interesante técnica capaz de cambiar de
raíz el trabajo del hombre.
La robótica hoy en día, se ha convertido en una
herramienta principal en el aporte de soluciones
a los sectores industriales, manufactureros y en
la medicina, todos estos apoyados por proyectos
de investigaciones desarrollados por centros de
investigación y universidades de muchos países
interesados en utilizar las nuevas tecnologías
para el aporte de nuevos conocimientos a la
sociedad.
Partiendo de ello, es importante conocer que
con la evolución tecnológica en el siglo XX y
con el desarrollo de la electrónica, asociado a
los avances de otras técnicas como la mecánica,
la hidráulica, la neumática y la electricidad,
dan origen a las primeras máquinas de control
y numeración, unido a este con la introducción
de los controles numéricos, las máquinas se
hacen más flexibles desde el punto de vista de
la reconfigurabilidad mediante sus programas,
y años después con la aparición de las primeras
computadoras electrónicas, el control de las
máquinas se hace de un modo más preciso y
sofisticado. Es decir, en definitiva, la aparición
del computador junto con el desarrollo
tecnológico que se experimenta, proporcionan
a las máquinas, nuevas formas de planificar y
controlar su funcionamiento.
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Evolución de la Robótica Industrial
A finales del año 2004, según el informe
UNECE/IFR World Robotic 2005, el parque
de robot industriales activos en el mundo era
de 847.764. El análisis de la evolución de esta
cifra a largo tiempo, muestra claramente una
estabilización o incluso una cierta recesión
en su tasa de crecimiento anual recuperada
ligeramente en año 2004 a continuación se
muestra en el grafico Nº 1
Efectivamente tras dos años de caída en la
demanda de Robot a partir del año 2003, se ha
experimentado una cierta recuperación en el
incremento de ventas respecto del año anterior,
siendo este del 17% durante el año 2004. Este
incremento se concentro en la fuerte demanda
de los países asiáticos y un crecimiento
moderado en Europa y EEUU. En ambos casos
motivados por las fuertes inversiones realizadas
en la industria del automóvil y en la industria
eléctrica/electrónica.
Es significativo (Grafico Nº 2), que países como
Japón, donde se encuentra el 42% de los robot
instalados en el año 2004(356.483 de los 847.764
Robots en el mundo) hayan experimentado e
incluso en los últimos años una tasa negativa
en el número de Robot instalados. Se aprecia
un importante crecimiento de la Robótica en
Europa pase a que los centros de producción
manufacturera están desplazando a los países
en vías de desarrollo.
Gráfico 1. Evolución de los Robots industriales en el mundo
Fuente: Libro Blanco de Robótica (2006)
Gráfico 2. Evolución del número de Robots industriales instalados por continente
Fuente: Libro Blanco de Robótica (2006)
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También es importante señalar que aunque Japón
es líder de un número de Robot, las empresas
europeas dominan claramente el mercado
mundial. La tradición europea en áreas tales
como la mecánica de precisión, en controles
avanzados y novedosos sistemas sensoriales han
hecho que la industria Robótica este dominada
en la actualidad por empresas europeas. De
las tres empresas más grandes del mundo dos
son europeas (ABB Robotics y Kuka) y una
japonesa (Fanuc).
ABB es un líder indiscutible, estimándose
que su cuota de mercado mundial es de 30%.
ABB empresa de origen sueco, desarrolló el
primer Robot servocontrolado de la historia
en 1974. Kuka, empresa alemana que empezó
la fabricación de Robot en serie en 1977, es
la tercera productora de Robot del mundo. En
segundo lugar por producción lo ocupa Fanuc,
empresa creada hace 45 años para elaborar
controles numéricos, que en la última década se
ha especializado en Robótica.
La lenta evolución de la Robótica industrial
puede ser justificada por la posible saturación del
mercado industrial de los Robots manipuladores,
en particular de las grandes industrias
fabricantes de automóviles, habiéndose cubierto
las actividades Robotizables con la tecnología
existente, y quedando las ventas restringidas
en gran medida a la sustitución de unidades
obsoletas.
España, con 21.893 unidades, ocupa un
significativo séptimo lugar mundial en cuanto
a número de Robots instalados, estando
por delante Japón, Alemania, EEUU, Italia,
Corea y Francia( Grafico Nº 3). Este hecho es
debido fundamentalmente que España es uno
de los mayores fabricantes de coches en el
mundo siendo el quinto/sexto, según el año.
El crecimiento del parque de Robot España se
ha consolidado los últimos años: un 14% y un
146
11% en 2002 y 2003, respectivamente según la
AER(Asociación Española de Robótica).
La industria española cuenta con una alta
densidad de Robots, más de 70 Robots por cada
10.000 trabajadores, siendo la industria del
automóvil la responsable en gran parte de este
crecimiento, dado que instala aproximadamente
un 65-70% de todos los Robots. En este sector
las aplicaciones de soldadura por puntos, por
arco y pintura son las más demandadas.
Gáfico 3. Parque mundial de Robots en el 2004 (sin Japón)
Fuente: Libro Blanco de Robótica (2006)
2. Robótica y la Inteligencia Artificial
La inteligencia artificial es una de las áreas más
fascinantes y con más retos de las ciencias de la
Computación ya que ha tomado a la inteligencia
como la característica universalmente aceptada
para diferenciar a los humanos de otras criaturas
ya sean vivas o inanimadas, para construir
programas o computadoras inteligentes. Hay
preguntas profundas que surgen al hacer esta
comparación, y la posibilidad de construir
una inteligencia maquinísta genera y estímula
reacciones fuertes. En particular porque no hay
una definición unánime de inteligencia para
todas las áreas del conocimiento y todas las
corrientes de pensamiento, y como establece
McFarland, la inteligencia sólo la podemos
medir por el resultado, es decir, podemos
apreciar y diferenciar si un comportamiento es
o no inteligente.
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La investigación en inteligencia artificial se ha
disparado buscando solución al problema si las
máquinas pueden pensar. El saber si una máquina
es inteligente o “ha sido enseñada a pensar”
se basa en el despliegue de características que
así la califican. Alan M. Turing propuso una
prueba denominada el Juego de la Imitación,
que actualmente se conoce como la prueba
de Turing, la pretensión de la prueba es tener
una herramienta objetiva no ambigua de lo que
significa que una máquina pueda pensar en un
lenguaje operativo.
Tradicionalmente, en computación la robótica
se ha visto como un área de aplicación del
conocimiento en la que se integran diversos
conceptos de la I.A. Según Firebaugh, la IA es
el área tecnológica que necesita ser desarrollada
y dominada (conocida a fondo) para acelerar la
evolución de los robots. Esta visión se deriva
de los aspectos en los que la I.A. ha contribuido
con técnicas para la comprensión de la robótica
y son:
1) Reconocimiento y comprensión de escenas a
través de la visión por computador.
2) Análisis de fines medios como una herramienta.
Procesamiento del lenguaje natural para la
programación y control robótico.
La I.A. tiene aplicación en la Robótica cuando
se requiere que un robot “piense” y tome una
decisión entre dos o más opciones, es entonces
cuando principalmente ambas ciencias comparten algo en común. La I.A. también se
aplica a los ordenadores, ya sean computadores
personales, servidores de red o terminales de
red, ya que su principal aplicación es desarrollar
programas computacionales que resuelvan
problemas que implican la interacción entre la
máquina y el hombre, es decir, las máquinas
“aprenderán” de los hombres, para realizar
mejor su labor.
Técnicas de la Inteligencia Artificial
Uno de los más rápidos y sólidos resultados que
surgieron en las tres primeras décadas de las
investigaciones de la IA, fué que la Inteligencia
necesita conocimiento. Para compensar este
logro imprescindiblemente el conocimiento
posee algunas propiedades poco deseables
como:
Es voluminoso
Es difícil caracterizarlo con exactitud
Cambia constantemente
Se distingue de los datos en que se organiza
de tal forma que se corresponde con la forma
en que va a ser usado.
3) Reconocimiento de patrones de los datos de
entrada de los sensores.
4) Uso de los modelos para interpretar y controlar
un ambiente operativo.
5) Modelos, algoritmos y heurísticas para el
aprendizaje maquinístico. Supervisión enlínea y “self-awareness” de la operación del
sistema.
Con los puntos anteriores se concluye que
una técnica de IA es un método que utiliza
conocimiento representado de tal forma que:
Sin embargo con el advenimiento de la robótica
reactiva (sistemas basados en el comportamiento)
esta se plantea como la opción para investigar
el objetivo inicial de la I.A.: ¿podemos generar
una inteligencia maquinística comparable a la
humana?
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El conocimiento represente las generalizaciones. En otras palabras no es
necesario representar de forma separada
cada situación individual. En lugar de esto
se agrupan las situaciones que comparten
propiedades importantes. Si el conocimiento
no posee esta propiedad, puede necesitarse
demasiada memoria.
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Si no se cumple esta propiedad es mejor hablar
de “datos” de conocimiento.
Debe ser comprendido por las personas
que lo proporcionan. Aunque en muchos
programas, los datos pueden adquirirse
automáticamente (por ejemplo, mediante
lectura de instrumentos), en muchos dominios
de la IA, la mayor parte del conocimiento que
se suministra a los programas lo proporcionan
personas haciéndolo siempre en términos
que ellos comprenden.
Puede modificarse fácilmente para corregir
errores y reflejar los cambios en el mundo y
en nuestra visión del mundo.
forma masiva, se han desarrollado en sistemas
que:
Permiten al usuario preguntar a una base de
datos en cualquier lenguaje que sea, mejor
que un lenguaje de programación.
Reconocen objetos de una escena por medio
de aparatos de visión.
Generar
palabras
reconocibles
como
humanas desde textos computarizados.
Reconocen e interpretan un pequeño
vocabulario de palabras humanas.
Resuelven problemas en una variedad de
campos usando conocimientos expertos
codificados.
Puede usarse en gran cantidad de situaciones
aún cuando no sea totalmente preciso o
completo.
Puede usarse para ayudar a superar su propio
volumen, ayudando a acotar el rango de
posibilidades que normalmente deben ser
consideradas.
Es posible resolver problemas de IA sin utilizar
técnicas de IA (si bien estas soluciones no
suelen ser muy adecuadas). También es posible
aplicar técnicas de IA para resolver problemas
ajenos a la IA. Esto parece ser adecuado para
aquellos problemas que tengan muchas de las
características de los problemas de I.A.
Los problemas al irse resolviendo tienen entre
las características de su solución:
Aplicación de la Inteligencia Artificial y su
Relación con la Robótica
Tareas de la vida diaria
Percepción
Visión
Habla
Lenguaje natural
Comprensión
Generación
Traducción
Sentido común
Control de un robot
Tareas formales
Complejidad
El uso de generalizaciones
Juegos
La claridad de su conocimiento
Ajedrez
La facilidad de su extensión
Backgammon
Damas
Matemáticas
Geometría
Lógica
Cálculo Integral
Demostración de las propiedades de los
programas.
Investigación y Desarrollo en Áreas de la IA
Las aplicaciones tecnológicas en las que los
métodos de IA usados han demostrado con éxito
que pueden resolver problemas complicados de
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Tareas de los expertos
Ingeniería
Diseño
Detección de fallos
Planificación de manufacturación
Análisis científico
Diagnosis médica
Análisis financiero
La evolución de la I.A. se debe al desarrollo
de programas para computadores capaces de
traducir de un idioma a otro, juegos de ajedrez,
resolución de teoremas matemáticos, etc.
Alrededor de 1950, Alan Turing desarrolló
un método para saber si una máquina era o no
“inteligente” denominado “Test de Turing”,
en el cual un operador tiene que mantener una
conversación en dos sentidos con otra entidad,
a través de un teclado, e intentar que la otra
parte le diga si se trata de una máquina o de otro
ser humano. Sobre este test circulan muchas
historias ficticias, pero nuestra favorita es la que
trata sobre una persona que buscaba trabajo y al
que se le deja delante de un teclado para que se
desenvuelva solo. Naturalmente, se da cuenta de
la importancia de este test para sus perspectivas
de carrera y por lo tanto lucha valientemente
para encontrar el secreto, aparentemente sin
éxito.
Pero de que sirve crear algoritmos capaces de
imitar la inteligencia y el razonamiento humano;
es aquí donde la I.A. y la Robótica tienen un
punto en común.
La robótica y la inteligencia artificial van
tomadas de la mano ya que la una se encarga
de la parte mecánica, y la otra de la parte
analítica.
La robótica es el diseño, fabricación y utilización
de máquinas automáticas programables con
el fin de realizar tareas repetitivas como el
ensamble de automóviles, aparatos, etc. y otras
actividades. Por ello pienso que la robótica es
la parte mecánica de una tecnología, en cambio
creo que la inteligencia artificial es la parte
analítica o la parte que determina la acción
de los robots, ya que los robots no podrían
realizar ninguna tarea sin que se les indicara u
ordenara la tarea, por ello, aquí es donde entra
la inteligencia artificial.
Con la inteligencia artificial se ha logrado que
una máquina sea capaz de desarrollar áreas de
conocimiento muy específicas y complicadas,
haciendo que la máquina pueda simular procesos
que el hombre realiza. Pero cabe destacar que
aún no se ha logrado que una máquina piense
como un humano, se cree que una limitación es
el hecho de que el hombre es irremplazable ya
que el ser humano cuenta con una característica
propia la cual es el sentido común. Pero, sin
embargo es importante saber que el desarrollo
de estas tecnologías no pretenden reemplazar al
ser humano sino que tratan de mejorar el estilo
de vida del ser humano, ya que por lo menos los
robots hacen que el trabajo pesado sea mas fácil
de realizar, y que una máquina no se enferma,
ni protesta, ni se cansa y esto puede elevar su
utilidad.
3. Robótica y las nuevas tecnologías
El desarrollo general de la sociedad de la
información hace que las Tecnologías de la
Información y la Comunicación estén cada vez
más presentes en la mayoría de aspectos de
nuestra vida diaria.
Las nuevas tecnologías abarcan un especto
tan amplio
de
campos tecnológicos y
científicos que las aplicaciones mal diseñadas
causantes de muchos problemas que ya
agrupamos bajo el común denominador
de brecha digital (principalmente por su
dificultad de uso, por la carencia de criterios
de diseño y por la incompatibilidad entre
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dispositivos), no disminuyen sino que aumentan
exponencialmente.
Entre las múltiples tecnologías emergentes
que surgen casi cada día en nuestra sociedad
tecnificada, hay tres grupos que consideramos
pueden tener una gran importancia para el
mejor desenvolvimiento de las personas con
discapacidad en su vida diaria, en sus actividades
laborales, en su autonomía y en definitiva, en su
plena integración social: la domótica, la robótica
y la teleasistencia.
La domótica, que con el transcurso del tiempo
ha ido adquiriendo diferentes nombres a medida
que se especializa en aspectos más amplios,
parte de las tecnologías relacionadas con la
casa: hoy, términos como hogar digital, edificios
inteligentes, inteligencia ambiental y otros, se
manejan frecuentemente y son diversificaciones
de este grupo de tecnologías.
Como ocurre en la mayor parte de las
tecnologías emergentes, estamos hablando bajo
este término de muchas tecnologías que a su
vez pueden implicarse en otros aspectos de la
vida, pero que centramos en el ambiente que
nos rodea. Semáforos acústicos, automatización
de luces, sistemas de detección de presencia,
seguridad electrónica (alarmas y sensores
de fugas de gas, agua etc.), motorización de
puertas, ventanas y persianas, programación de
electrodomésticos, sistemas de riego y un largo
etcétera pueden considerarse englobados en la
inteligencia ambiental donde, como es lógico,
no falta la informática, centro neurálgico de esta
inteligencia.
la cantidad de ventajas que pueden aportar al
colectivo de personas con discapacidad y al de
personas mayores.
La gran cantidad de equipos que pueden ser
integrados en el hogar, en edificios y en el
propio entorno (desde un grifo con detección de
manos para ahorro de agua hasta una cámara de
seguridad motorizada; desde un detector de gas
hasta un horno con control remoto) nos muestra
un panorama altamente heterogéneo en el que
todavía es complejo definir estándares que
garanticen la plena, rápida y sencilla integración
de todos ellos en un punto.
Así, para un usuario medio, plantearse
automatizar su casa o apartamento, es hoy
algo difícilmente realizable sin el experto
asesoramiento de profesionales que ayuden a
integrar las diferentes piezas de este complejo
puzzle, en el que cada parte ha de entenderse
y comunicarse necesariamente con las demás a
fin de constituir un todo eficaz.
La robótica, que toma su etimología del checo
con el significado de esclavitud, trabajo forzado
entre otros, es transversal a la teleasistencia,
toda vez que existen robots capaces de atender
y cuidar a personas mayores o dependientes.
Aunque aquí se esperan muchos más avances en
un futuro próximo, existe un reducido número
de robots en la actualidad capaces de realizar
algunas acciones en este campo.
4. Experiencias de la aplicación de la Robótica
en Universidades Latinoamericanas
Perú
La domótica sigue aún considerándose
minoritaria y es relativamente cara, aunque se
han experimentado descensos notables en los
precios de los equipos, y no ha sido aún enfocada
a aspectos sociales que pueden ser útiles a las
personas con discapacidad. No obstante, como
explicaremos al final del artículo, es patente a
150
El Director del Programa Académico
de Ingeniería Industrial y Sistemas de la
Universidad de Piura, explica que los planes
de estudios de las diferentes facultades así
como de la educación básica se deberían incluir
a la robótica para una mejor comprensión y
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familiarización de esta tecnología que comienza
a masificarse. No se puede negar el beneficioso
impacto que ha generado la presencia del robot
en los diferentes campos de la vida. “Desde lo
económico, que implica lo laboral, educativo,
médico, industrial y biomecánico, estos aparatos
son bastantes útiles para facilitarnos nuestros
quehaceres”, así como también hace énfasis
en rechazar aquel temor que señala que las
máquinas suplantarán al hombre. “En definitiva
eso no ocurrirá. Las nuevas tecnologías siempre
serán dirigidas y manejadas por el hombre y más
bien los robots implicará mayor capacitación y
calificación del hombre”. Continúa expresando
que “La robótica en Perú se está introduciendo
a través de las universidades como una especie
de robótica pedagógica, en la que los alumnos
desarrollan equipos sencillos para probar
estrategias de control o ensayar programas de
simulación”.
Ecuador
La escuela superior politécnica del litoral,
con su centro de tecnologías de información
desarrolla proyectos en el área de la robótica;
estos proyectos buscan propiciar el aprendizaje
significativo, abriendo oportunidades para el
desarrollo de la creatividad y el pensamiento
de los estudiantes de la educación pública
ecuatoriana con el objetivo de incorporar
nuevos conocimientos sobre el uso de las
nuevas tecnologías, a través de herramientas
tecnológicas, así como desarrollar en los
estudiantes una visión diferente del mundo,
enfrentándolos al análisis, diseño y resolución
de problemas.
Este proyecto de robótica para el desarrollo de
la creatividad e innovación se caracteriza por:
Cuestionar permanentemente
namiento de las cosas
el
funcio-
Crear o recrear proyectos innovadores,
diseñados a partir de intereses motivados por
los entornos socioculturales ecuatorianos y
enriquecidos por la imaginación propia de la
niñez.
Construir y controlar, por medio de la
tecnología, objetivos que integran recursos
didácticos como el Lego y otros materiales.
Propiciar el análisis, diseño y resolución de
problemas.
Integrar a participantes de diferentes edades
para ofrecer diversidad de experiencias, que
se comparten al trabajar en grupos.
Generar un espacio para pensar acerca de
los procesos propios de la mente, mediante
los juegos y la experimentación.
Chile
Un robot es lo más avanzado de las máquinas
controladas por computador. Sus movimientos
pueden ser dirigidos con enorme precisión,
permitiéndole repetir acciones con exactitud
nanométrica y liberando a los humanos de las
tareas monótonas, duras, peligrosas o sucias.
Esto tiene una ventaja, ya que por medio de
un control computacional, un robot puede ser
“enseñado” a realizar una nueva labor. Eso es
la llamada Inteligencia Artificial, por la cual al
repetirse los nuevos movimientos de la nueva
tarea, el computador los recuerda e instruye
al robot a realizarlos cuando corresponda. Se
espera que esta técnica otorgue eventualmente a
los robots completa movilidad, visión, audición
y lenguaje.
En la actualidad las aplicaciones concretas
de un robot se encuentran en el campo de la
industria privada y la investigación universitaria.
Empresas mineras, químicas, de explosivos,
generadoras de energía y manufactureras son
quienes utilizan la tecnología autómata en sus
procesos productivos.
Las aplicaciones de los robots son puntuales,
ellos responden a determinadas órdenes,
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por lo que sirven especialmente para la
manufactura. En el mundo desarrollado tanto
las grandes como pequeñas empresas utilizan
la tecnología automatizada, especialmente en
el área de la construcción de automóviles y
electrodomésticos, donde la precisión es un
elemento de gran importancia.
Empresas de este país ha elaborado e
implementado sistemas computacionales y
robóticos, como los camiones y perforadoras
que se utilizan en la gran minería del cobre.
Estos inmensos vehículos son manejados por
sistemas automatizados para excavar en lugares
peligrosos o difíciles de alcanzar y así evitar
accidentes.
Católica de Valparaíso, a quienes después se
sumaron las distintas ramas de la Universidad
de Chile, de Santiago y otras.
Gastón Lefranc recuerda que la Escuela de
Ingeniería de la UCV creó el primer taller
de robótica en 1985 y que posteriormente se
hicieron una serie de seminarios con visitas
ilustres en el tema que venían de Francia y
Estados Unidos.
Sin embargo, es en las PYMES donde esta
tecnología no ha tenido tanto éxito como se
esperaba. Según Lefranc la mayoría de la
pequeña y mediana empresa es eficiente, pero
no ha mostrado recientemente optar por la
automatización. “Ahora con los tratados se abre
un mercado en el cual es necesario automatizar
la producción. Modernizar las manufacturas
para entrar al comercio internacional.”
Es en las Universidades donde se da el espacio
propicio para que investigadores y alumnos
desarrollen nuevas formas de conocimiento
en esta área. Al respecto, el profesor Holman
Ortiz, director de la Escuela de Ingeniería
Electrónica de la Universidad Iberoamericana,
señaló a ThM, que gran parte de los estudios
de automatización que se desarrollan en
su departamento obedecen a proyectos de
investigación internas. “Llevamos cuatro años
desarrollando programas que incorporan el
tema de la automatización de procesos y redes
neuronales. Contamos con un robot adquirido
en Israel y a partir de él hemos ido creando
nuevas aplicaciones”.
En nuestro país sólo el 5% de las industrias son
manufactureras, lo que abre una gran posibilidad
de innovación tecnológica. “Podemos darnos el
lujo de crear nuevas empresas automatizadas
sin echar a nadie, es una gran oportunidad que
debemos aprovechar” asegura Lefranc.
Javier Ruiz del Solar, Director del Laboratorio
de Robótica de la Facultad de Ingeniería de la
Universidad de Chile, señaló a ThM que todos
los proyectos desarrollados por su departamento
son de exclusiva inventiva de los alumnos y
académicos de la Universidad.
En Chile las universidades ya están formando
profesionales en el área, pero a su juicio lo que
falta es enseñarle a la empresa a manejar esta
tecnología y diseñar productos que puedan ser
producidos así.
“Nuestros trabajos se enfocan al desarrollo
tecnológico de robots móviles, su parte
algorítmica y la visión. En ese ámbito nuestro
mayor orgullo es un robot guía de museo que
estará terminado a mediados de julio”.
Roboclubs
Si bien la robótica es un área que despierta un
gran atractivo para los jóvenes, no es algo que
pueda ser fácilmente abordable, señala Ruiz. “Es
por eso que hemos creado una sección especial
La robótica llegó a Chile en 1977. Los primeros
en desarrollar robots móviles fueron los
académicos y estudiantes de la Universidad
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para los niños que se interesan en los robots y
quieran aprender más sobre ellos”, dijo.
Tanta es la pasión por estas máquinas que incluso
se han inventado competencias internacionales
de lucha entre robots y campeonatos de fútbol.
Para la mayoría de los creadores nacionales,
las luchas entre estas invenciones son algo
reprochable, pero las competencias deportivas
son algo a lo que aspiran perfeccionar cada día
más.
Las máquinas hoy nos ayudan en las tareas más
complicadas y peligrosas de nuestras vidas.
Pontificia Universidad Católica de Chile
La Escuela de Ingeniería de la Pontificia
Universidad Católica de Chile realiza el
Campamento Tecnológico de Robótica en
el Campus San Joaquín. La iniciativa es
un proyecto Conicyt-Explora, financiado
conjuntamente entre Explora, la UC y DICTUC,
y su objetivo es desarrollar habilidades y
motivar a estudiantes de enseñanza media para
que realicen actividades de ciencia y tecnología
en dependencias universitarias.
En particular, este campamento se enfoca en
aspectos de mecánica, física, ciencias de los
materiales, electrónica y programación. Durante
dos semanas, 40 alumnos de diferentes colegios
asisten a talleres sobre los temas mencionados,
los cuales son aplicados en la fabricación de un
vehículo (robot) capaz de desarrollar algunas
tareas básicas en forma autónoma.
Los mejores alumnos desarrollarán un proyecto
tecnológico durante el año de impacto social.
Los jóvenes tendrán la misión de diseñar y
fabricar una tricicleta para tetrapléjicos. Para
los participantes, ésta es una valiosa oportunidad
para aprender conceptos que posteriormente
transmitirán en sus colegios, produciendo
un impacto que motive a más estudiantes a
desarrollar tecnologías con directo beneficio a
la sociedad. Esta es la segunda oportunidad en
que se desarrolla este tipo de proyecto. En la
versión del año pasado, los estudiantes diseñaron
una cama de rehabilitación para Coanil. La
iniciativa nació el 2006, con apoyo de fondos
del Banco Mundial y como parte del programa
Bicentenario en el primer concurso nacional.
Desde esa oportunidad, la Escuela de Ingeniería
de la UC ha participado activamente con el fin de
continuar su misión de difundir la ingeniería y el
impacto social que pueda tener a nivel nacional.
La organización de esta actividad está a cargo de
Marcelo Münzenmayer Schuller, profesor de la
Escuela de Ingeniería de la Universidad Central
de Venezuela, y la ejecución del campamento
y del proyecto tecnológico está dirigida por
alumnos de la misma Escuela.
Colombia
En el tecnológico Cedesistemas, se desarrollan
líneas de investigación en el área académica
de sistemas e informática; redes y telemática,
siendo una de sus sub líneas de investigación:
la robótica. Uno de los proyectos actuales
realizados en Cedesistemas consiste en la
construcción de un robot móvil que tiene dos
sensores ultrasónicos en la parte delantera que le
indican la proximidad de los obstáculos, siendo
la función principal del móvil evitarlos; para
que dicho móvil realice esta tarea fue necesario
la construcción de un algoritmo en el lenguaje
“Assembler” con el software MPLAB, que fue
quemado en el microcontrolador PIC 16F84, el
cual le permite al móvil ser independiente en
el momento de realizar su función, es decir, no
necesita estar conectado a un computador para
hacer su recorrido. El problema que presenta
dicho móvil es que su algoritmo no fue diseñado
para afrontar algunas situaciones en las que el
móvil se bloquea, por lo tanto, se ha querido
retomar este proyecto para dar solución a dicho
problema, diseñando un nuevo algoritmo que
logre superar dichos errores.
CITEG Revista Arbitrada. Año I. N°2. Julio - Diciembre 2007, pp. 142 - 158
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Aplicación de la Robótica en las Carreras de Ingeniería en Universidades Públicas
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Teniendo en cuenta el interés de la institución de
dar continuidad a los trabajos de investigación
que se han realizado en el transcurso de los
años a través de investigaciones, que permitan
mejorar dicho móvil, realizando un nuevo
algoritmo que sea capaz de afrontar situaciones
de mayor complejidad. El objetivo general
fue el desarrollar un algoritmo de robótica,
que permita a un robot móvil con sensores
ultrasónicos rebasar obstáculos, teniendo como
objetivos específicos los siguientes:
Simular Algoritmos de robótica a través de
software especializado.
Recoger información sobre la lectura de
datos a través de sensores ultrasónicos en
robótica.
Recoger información sobre lenguajes de
programación utilizados en robótica.
Seleccionar un lenguaje de programación y
un programa de simulación para realizar el
algoritmo.
Recoger información y analizar los algoritmos
de robótica utilizados para rebasar
obstáculos.
El proyecto estaba integrado por dos personas
los cuales dividieron dicho trabajo en fases:
Primera Fase: Búsqueda de información. En
esta fase se buscará información en libros,
documentos, revistas, páginas Web, diálogo
con expertos, para la contextualización de la
investigación.
Segunda Fase: Estudio de los diferentes grupos
de investigación. Para esta fase se aplicaran unas
encuestas que nos permita obtener información
de interés para la investigación.
Tercera Fase: El análisis de los resultados
obtenidos durante la investigación para proponer
una solución al problema de investigación.
154
Resultado de esta Investigación
Teniendo en cuenta la información obtenida en
la investigación, se propone que para el robot
desarrollado en el Tecnológico Cedesistemas,
el cual tiene dos sensores de ultrasonido y dos
ruedas con locomoción diferencial, se tenga en
cuenta para la realización del algoritmo que el
robot con tan solo 2 sensores nos permita tener
un ángulo de visión de tan sólo el frente del
robot, lo que trae consigo diferentes problemas
para tomar la decisión del ángulo de giro que
debe realizar. Cuando el robot toma su decisión
basándose en la diferencia de proximidades de
los obstáculos de sus dos sensores delanteros se
puede caer en el error de que el robot se quede
en un ciclo y no pueda rebasar su obstáculo. Para
solucionar este tipo de problemas se propone
dos alternativas:
El robot debe moverse siempre en la misma
dirección cuando encuentre un obstáculo, así
se evitan los problemas antes mencionados.
Implementar mayor cantidad de sensores
alrededor del móvil, pues de esta forma se
puede tomar mejores decisiones en el momento
de detectar un obstáculo. Esta opción fue la
tomada por el equipo de investigadores para
lo cual utilizó un software de simulación
(MabotSim 1.0) que permitiera identificar
las posibles salidas del robot a la hora de
rebasar obstáculos. Para tal caso se propuso un
algoritmo basado en el método de histograma
de vector de campo, donde se hace un barrido
de los sensores buscando la mejor alternativa de
salida al problema.
España
En España el uso y aplicaciones de la robótica
se desarrolla en un escala elevada, ya que
varias universidades incentivan el uso de las
nuevas tecnologías en la aplicación de diversas
áreas de la sociedad, así como también existen
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determinados grupos de robótica, centros de
investigaciones y aplicaciones de la robótica.
En la Universidad Politécnica de Madrid,
se desarrolló un
Proyecto denominado
CRAWLER: Robot autónomo para inspección
de piezas semiplanas de fibra de carbono
mediante técnicas pulso.
El objetivo del proyecto fue la construcción de
un robot autónomo para inspección autónoma
de piezas de fibra de carbono de aeronaves.
Se aborda, en concreto, la inspección del
revestimiento del estabilizador horizontal del
Airbus 380. En la actualidad, la inspección
ultrasónica de piezas semiplanas se lleva a cabo,
mediante un brazo robot, o bien de manera
manual, si bien se trata de una inspección
punto a punto, algunas de estas piezas llegan
a tener 17 x 3.5 m. Se trata siempre de piezas
de fibra de carbono con acabado semiplano,
y en algunos casos, con la posibilidad de
existencia de “manholes” y “mouse-holes”.
Airbus lleva algún tiempo desarrollando sondas
de inspección mediante pulso- eco, basadas
en “arrays” de sensores de ultrasonidos. El
objetivo es diseñar un robot móvil autónomo
que, llevando acoplada la sonda anterior,
sea capaz de recorrer por completo la pieza a
inspeccionar. Su característica principal es que
el robot se desplaza hasta la pieza, en lugar de
la pieza hasta el robot, lo que hace innecesario
disponer de una Infraestructura fija de grandes
dimensiones en la nave. Como efecto colateral,
se disminuye también el costo de inspección.
Por otro lado, en la universidad de Alcalá
(Madrid); el profesor J. Pastor, del departamento de electrónica, desarrolló un proyecto
de investigación denominado: la robótica
como elemento de motivación del aprendizaje
en los alumnos de ingeniería y potenciación
de habilidades profesionales. Este proyecto se
basó en el diseño de pequeños robots móviles y
la participación en competiciones nacionales e
internacionales que se está utilizando en muchos
países, además para transmitir conocimientos
técnicos, cómo medio para fomentar la
motivación de los alumnos en sus estudios.
Venezuela
En Venezuela son pocas las universidades con
carreras de ingenierías que se involucran en el
área de la robótica. A continuación se nombran
algunas y sus respectivos proyectos en cursos
referentes a la robótica:
Universidad simón Bolívar
En la actualidad la Simón Bolívar posee un grupo
de mecatrónica, el cual está conformado por
profesores de distintos Departamentos. Por su
misma naturaleza, la Mecatrónica es un trabajo
Multidisciplinario, que involucra: electrónica,
mecánica, informática y control. El objetivo
principal de este grupo es, realizar actividades
de Investigación y Desarrollo Tecnológico de
excelencia, a nivel Nacional e Internacional,
en Robótica de aplicaciones especiales, y sus
áreas afines, con el objeto de fortalecer a la
industria nacional y el desarrollo tecnológico
del país, formando capacidades estratégicas
en estas tecnologías, fomentando la utilización
de técnicas avanzadas en automatización y
satisfaciendo necesidades de las empresas en las
áreas de experiencia del grupo. En la actualidad
cuenta con las siguientes líneas de trabajo:
Diseño y Control de Robots para Aplicaciones
Especiales
Diseño de Algoritmos de Control Avanzado
Automatización de Maquinaria Especializada
Diseño de Algoritmos de Control Avanzado
de Robots
Buses de Campo en Control de Maquinaria
Programa de entrenamiento en Robótica
y
Control
avanzado
de
MáquinasHerramientas
Cursos de Post Grado en Robótica y
Automatización de Máquinas-Herramientas.
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En algunas universidades a nivel internacional,
nacional y regional con carreras de ingenierías,
tratan de vincular la formación de conocimientos
con el uso y aplicación de las nuevas tecnologías,
motivado a los avances tecnológicos en
los últimos años, los cuales han permitido
automatizar muchos sectores industriales en la
sociedad. Desde este punto de vista, actualmente
las universidades públicas de la región Guayana
(UNEG y UNEXPO) con carreras afines de
la ingeniería, son poco numerosas, siendo de
interés fundamental la carrera de ingeniería en
informática, por estar conectada directamente a
los cambios tecnológicos.
Partiendo de las premisas anteriormente
descritas, surgen las siguientes interrogantes:
¿Los estudiantes de las carreras de ingeniería
de las universidades públicas conocen el
término de robótica? ¿Conocen las ventajas de
su aplicación en la resolución de determinadas
tareas? ¿Consideran útil la aplicación de la
robótica dentro del proceso de su formación
académica? ¿Tienen conocimiento de alguna
universidad pública de la región que imparta el
estudio de tal área (Robótica)? ¿En las carreras
de ingeniería de las universidades públicas,
se hace indispensable incluir en el pénsum
de estudios una asignatura relacionada con la
robótica, que permita a su vez desarrollar en los
estudiantes habilidades y destrezas aplicables
a los nuevos avances tecnológicos, que
actualmente se ponen de manifiesto a través del
uso de las nuevas tecnologías?
Por lo antes expuesto, surge la necesidad de
conocer si en las carreras de ingeniería de
las universidades públicas, es pertinente crear
nuevos ambientes de formación académica, a
través del uso y aplicaciones de la robótica, quien
ha venido desempeñando un papel importante
en la solución de problemas en distintos campos
del conocimiento, en asignaturas que guarden
relaciones con las áreas de nuevas tecnologías,
156
permitiendo a su vez el desarrollo de ideas
innovadoras de interés para la formación
académica del futuro profesional egresado de
estas casas de estudios.
III. CONCLUSIONES
Las nuevas tecnologías día a día han venido
masificándose en nuestra sociedad en el ámbito
educativo y laboral, lo cual ha generado un
impacto beneficioso para facilitar el quehacer
cotidiano del ser humano reflejado en uno de los
ejemplos más sencillos como lo es, el uso del
computador. En este sentido, las herramientas
tecnológicas permiten al hombre tener una
visión diferente del mundo, ya que logran de una
forma innovadora y práctica analizar, diseñar
y resolver problemas presentes en el entorno.
Por consiguiente, la robótica representa una
de éstas herramientas y se entiende como una
ciencia multidisciplinaria que ofrece un campo
amplio para el desarrollo de las innovaciones
tecnológicas a través de la programación de
robot, para cumplir determinadas tareas.
Dentro del mismo orden de ideas, motivado
a la simplificación de múltiples trabajos del
hombre por medio de este valioso recurso, es
necesario la inclusión de la robótica en el sector
educativo, por considerarse de mucha utilidad
para la formación académica de los estudiantes
de ingeniería, con el propósito de permitir a
los alumnos desarrollar nuevos conocimientos
en cuanto a las áreas tecnológicas, partiendo
principalmente del uso de esta herramienta,
quién se ha desarrollado como una forma de
proponer solución de problemas en distintas
áreas del conocimiento y a su vez integrándolas
de forma natural.
En consecuencia, se recomienda proponer
en estas casas de estudios, nuevos ambientes
de formación académica a través del uso y
aplicación de la robótica en asignaturas que
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guarden relación con las áreas de nuevas
tecnologías presentes en cada uno de los
diferentes proyectos de carrera. La puesta en
marcha de esta propuesta permitirá que los
alumnos integren diversas disciplinas entre
las ingenierías con la finalidad de enfrentar la
realidad de los cambios tecnológicos por medio
de sus propias invenciones.
También, podrán adquirir habilidades para
estructurar investigaciones y resolver problemas
concretos convirtiéndolos de esta manera en
profesionales con capacidad de desarrollar
nuevos conceptos que les facilitará dar respuestas
a los entornos actuales y ambientes para el
desarrollo de nuevos conocimientos así como
también, la posibilidad de codificar la realidad.
Es decir, mediarla, transformarla, conservarla,
restituirla y utilizarla.
Por último, es importante destacar que con el
uso y aplicación de la robótica los alumnos
podrán integrar distintas áreas de conocimiento
mediante el uso del computador, adquiriendo de
esta manera habilidades y nociones científicas
dentro de un proceso de resolución de problemas,
que incluso permita a su vez desarrollar un
pensamiento sistémico, estructurado y formal, en
una realidad donde se perciban las dificultades.
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