1 Conceptualización de la Robótica Industrial

Anuncio
Conceptualización de la Robótica
Industrial
La Robótica es una disciplina dedicada al estudio, diseño, realización y manejo
de los robots. El primer requisito en la conceptualización de la robótica parece entonces
claro: la definición contextualizada del robot en todos los ámbitos, y bajo una
perspectiva actual. El análisis histórico merecerá tratamiento específico en un apartado
posterior.
La robótica está caracterizada por cierta dispersión conceptual, que ha
propiciado definiciones variopintas a lo largo de su historia. Ello no debe extrañar en
una disciplina joven y en constante evolución, que además ha tenido un desarrollo
paralelo (aunque independiente) como mito en el cine y la literatura de ciencia-ficción.
Una buena muestra de esta dispersión la dan dos definiciones completamente diferentes.
De un lado, el diccionario Webster define al robot como:
“An automatic device that performs functions normally ascribed to
humans or a machine in the form of a human”.
La definición anterior, absolutamente descontextualizada, contempla cualquier
dispositivo automático, que permite incluir alguno de los electrodomésticos cotidianos,
maquinaria agrícola, y los propios manipuladores industriales. Lanza además un guiño a
la ciencia-ficción al referenciar explícitamente la posible forma humana de estos
dispositivos. Como contrapunto, la RIA (Robot Institute of America), propuso en 1979
la primera definición mundialmente aceptada de robot:
“A reprogrammable, multifunctional manipulator designed to move
material, parts, tools, or specialized devices through various programmed
motions for the performance of a variety of tasks”
Esta definición se centra en la robótica de manipulación, obviando otros tipos
de robots encuadrables en lo que en los últimos años se ha denominado robótica de
servicios. No obstante, en ella se incide en dos aspectos clave de la misma:
• La versatilidad asociada a un elemento capaz de realizar funciones
potencialmente variadas.
• La flexibilidad asociada a cualquier dispositivo programado.
Evidentemente, la evolución de la disciplina obliga a revisar las definiciones
dadas en el pasado, y considerar así algunos aspectos relevantes no incluidos
previamente, y que hacen referencia a:
• La autonomía propiciada por la integración sensorial unida a las
técnicas de Inteligencia Artificial.
• Otros ámbitos de la robótica diferentes al industrial, como la robótica de
servicios.
Respecto al primer aspecto cabe decir que el entorno del robot es, a priori,
parcialmente desconocido (en ocasiones incluso totalmente desconocido). Ello conlleva
un elevado grado de incertidumbre que los robots actuales debieran tratan de reducir o
eliminar de forma autónoma, a partir de la integración de una evolucionada percepción
del entorno con técnicas de inteligencia artificial que permitan cierta autonomía en la
planificación y toma de decisiones. Estas capacidades suelen tener repercusiones en la
naturaleza del lenguaje de programación, pues están asociadas a lenguajes con una
capacidad expresiva (nivel de abstracción) elevada, cada vez más cercana al lenguaje
natural.
En lo relativo a la robótica en otros ámbitos, en 1988 la Federación Internacional
de Robótica (IFR) dio un paso adelante al distinguir la robótica industrial de
manipulación de la robótica de servicios o de intervención, como los robots móviles
autónomos o teleoperados, si bien para el primer grupo ratifica en cierto modo la
definición de la RIA. Hecha la diferenciación, es obligado dar la definición de este
segundo grupo de robots, así como una clasificación de las diferentes máquinas
asimilables en ambos grupos.
Primer grupo: Robótica Industrial
El contexto en el que se aplica la robótica industrial de manipulación, definida
con anterioridad, es el de los procesos productivos automatizados. Conviene por ello
dar una definición de automatización y ubicar a la robótica industrial en dicho contexto:
La automatización o la automática es una disciplina encaminada al estudio y
diseño de sistemas de control que permitan el funcionamiento autónomo o cuasi autónomo de cualquier sistema físico. En el ámbito de la industria de manufactura, la
automatización se centra en los procesos de producción. En función de la capacidad de
adaptación de los sistemas automatizados a cambios en el proceso o en las estrategias de
producción cabe distinguir dos tipos de automatización:
a) Automatización rígida:
Los elementos que intervienen en la automatización de la producción son
específicos para el proceso (más costosos por tanto), y no son susceptibles a
las modificaciones requeridas ante cambios substanciales en las estrategias
de producción.
b) Automatización flexible:
Los elementos que intervienen en la automatización de la producción no son
específicos para el proceso. Son, por tanto, multifuncionales y su operación
puede ser modificada de forma sencilla y bien definida. El objetivo de la
automatización flexible es la utilización del mismo equipo, adaptándolo a
las cada día más circunstanciales estrategias de producción. El control de
procesos por computador, las máquinas de control numérico, y los robots
industriales, son tres ejemplos representativos de elementos que intervienen
en la automatización flexible.
Puede concluirse entonces, que la robótica industrial de manipulación forma
parte de la automatización flexible, y nace como consecuencia de exigencias prácticas
en el ámbito de la producción automatizada, en una doble vertiente de reducción de
costes y de mejora de las condiciones de trabajo (seguridad y ergonomía) de los
operarios.
En lo relativo a la clasificación de los robots industriales, la definición de la RIA
permite incluir como tales, los siguientes manipuladores:
a) Manipuladores secuenciales: Son manipuladores en los que los
movimientos de cada uno de sus eslabones están definidos de forma
discreta entre situaciones predefinidas. Utilizan para ello microruptores y
finales de carrera. Los movimientos son controlados tradicionalmente
mediante autómatas programables. No son capaces de controlar la
trayectoria de su elemento terminal. Algunos manipuladores de este tipo
presentan cierta flexibilidad añadida al permitir modificar de forma
programada la secuencia de movimientos. A estos manipuladores se los
conoce como Robots “Pick and Place”.
b) Robots con control numérico: Permiten realizar trayectorias continuas
definidas por guiado y/o por programa en lenguaje simbólico, dado que
existe un subsistema que interpreta instrucciones codificadas en cierto
lenguaje de alto nivel. El sistema de control de estos robots incorpora la
generación de trayectorias y el servocontrol de los movimientos. Un
subgrupo simplificado de estos robots es el constituido por los
denominados robots de “trayectoria punto a punto”, en los que
únicamente es posible definir las situaciones finales de cada tramo del
movimiento, sin posibilitar la definición de trayectorias. Adicionalmente,
estos robots pueden exhibir cierto grado de adaptabilidad al entorno, en
virtud de la integración sensorial correspondiente a proximetría,
esfuerzos, tacto, y visión, si bien carecen de la capacidad de
planificación automática.
c) Robots “inteligentes”: Su sistema de control integra la información
sensorial del entorno, lo que unido a las técnicas de inteligencia artificial
que incorpora, permite el análisis del estado de su entorno, la toma de
decisiones y la generación autónoma de sus propios planes de acción. Es
de reseñar la inexistencia en la industria de manufactura de sistemas
plenamente autónomos en lo relativo a la planificación de las tareas. La
insuficiente fiabilidad de los sistemas desarrollados hasta la fecha, ha
determinado su exclusión de dicho ámbito.
Segundo grupo: robótica de servicios
Los robots de servicio se caracterizan por su finalidad marcadamente diferente a
la de los robots industriales, pues las tareas que realizan no son directamente
encuadrables en el ámbito industrial de los procesos productivos. Estos robots prestan
sus servicios en aquellas situaciones ajenas a dicho ámbito, en las que aportan una clara
mejora de las condiciones relacionadas con la seguridad y con la ergonomía. La
justificación de su uso se fundamenta en razones de índole social, quedando las razones
de tipo económico relegadas a un segundo plano. Tres son a mi entender, los tipos de
robots de servicios existentes:
a) Telemanipuladores, utilizados como dispositivos de intervención en
ambientes potencialmente peligrosos (Espacio exterior, ambientes
radiactivos o polucionados, etc), o bien en medicina (intervenciones
quirúrgicas). Requieren de un operador humano
b) Robots móviles autónomos, dotados en ocasiones de manipulador
adicional, y que prestan sus servicios como robots domésticos, de
intervención, submarinos, en el espacio exterior, etc. Su autonomía
requiere la resolución de una problemática compleja y variada. A saber:
• Planificación estratégica de trayectorias a partir de la localización
actual y un mapa a priori.
• El problema de la percepción e integración de información
sensorial proveniente de distintas fuentes., de cara a la
autolocalización del robot,
• Seguimiento de trayectorias planificadas (navegación)
comportamiento reactivo, que permita sortear obstáculos.
con
c) Robots móviles teleoperados, Similares a los anteriores en lo relativo a
las aplicaciones en las que pueden estar involucrados, pero con un
operador humano asumiendo el control de las operaciones. Quizás el
ejemplo más conocido sean los robots utilizados en la detonación de
explosivos.
La simbiosis entre la robótica industrial y el control automático
La relación entre la robótica y el control automático es doble, pues de un lado el
robot precisa de estrategias de control automático para el desarrollo de su operación, y
de otro, el robot industrial forma parte de los denominados sistemas de automatización
flexible, requeridos en un contexto industrial en el que la demanda (y por tanto los
procesos productivos) es fuertemente cambiante.
Asumiendo las dos vertientes del control automático presentadas en el apartado
1.1 de la sección anterior (regulación y mando), la primera de las dependencias
enunciada, abunda en la vertiente de regulación. El robot es un manipulador cuyos
movimientos deben ser controlados para responder satisfactoriamente a la operación
demandada. Ello requerirá el servocontrol de posición y velocidad de sus
articulaciones. De esta forma, el robot puede ser contemplado como un sistema
dinámico multivariable, fuertemente acoplado, no lineal y de parámetros variables en el
tiempo. Su servocontrol supone un importante reto que ha servido de acicate en el
desarrollo de estrategias de control que, habida cuenta de las limitaciones asociadas a
los tiempos de cómputo requeridos, proporcionaran elevadas prestaciones.
De otro lado, el robot es un elemento importante de los sistemas de fabricación
flexible, encaminados a la reducción de los costes en los procesos productivos. Bajo
este punto de vista, el robot no puede ser considerado como un elemento independiente
del resto de los elementos con los que interactúa, y que junto al propio robot configuran
lo que se denomina su célula de trabajo. El paradigma bajo el que puede considerarse
el control de la célula de trabajo es el correspondiente a los sistemas de eventos
discretos. Bajo este paradigma, el robot es contemplado como un elemento que acepta y
genera eventos representables por medio de variables boleanas. Estos eventos
representan, entre otros aspectos, la necesaria sincronización entre el robot y el resto de
los elementos que configuran la célula.
La Robótica Industrial como materia pluridisciplinar
La robótica es por excelencia multidisciplinar, pues su estudio y desarrollo
requiere de numerosas parcelas del saber, para las que constituye un campo de
aplicación de los avances que éstas incorporan. Se destacan, entre otras:
• Regulación automática, en lo relativo al servocontrol del manipulador
• Materiales y diseño mecánico, en lo relativo a la estructura mecánica,
elementos de transmisión de movimiento, contrapesos, amortiguaciones,
etc.
• Mecánica, en lo referente al análisis cinemático y dinámico del
manipulador.
• La tecnología electrónica aplicada a la captación (acondicionamiento) y
al accionamiento.
• Inteligencia artificial y las ciencias de la computación, en lo relativo a la
planificación automática robots “inteligentes”.
• Los sistemas y los lenguajes Informáticos, en lo relativo al sistema de
explotación, al lenguaje de programación, y a la ingeniería del software
de tiempo real.
• Arquitectura de sistemas basados en procesador.
• Electrotecnia y Máquinas eléctricas, en lo relativo al sistema de
accionamiento (Motores DC, AC y DC brushless, motores específicos
para el accionamiento directo, etc.).
2 Antecedentes históricos
El término robot proviene de la palabra checa robota, que significa trabajo
realizado de manera forzada. Su acuñación data de 1921, año en el que Karel Capek
escribió la primera novela de ciencia ficción relacionada con el tema. No obstante, los
antecedentes de la robótica son anteriores a la acuñación del término, y obliga a revisar
la historia desde los comienzos de nuestra era.
La fascinación por el movimiento autónomo: los autómatas
El análisis histórico de la robótica obliga a retrotraerse a tiempos pretéritos, en
los que la sempiterna fascinación del hombre por los dispositivos mecánicos que
imitaran el comportamiento humano llevó a la construcción, con fines
fundamentalmente lúdicos, de dispositivos denominados autómatas, término
proveniente de la palabra griega automatos, adoptada por la latina automaton, y
específicas para definir el movimiento generado por sí mismo. En el Diccionario de la
Real Academia de la Lengua Española se definen los autómatas como: “Máquina que
imita la figura y los movimientos de un ser animado”.
Los primeros mecanismos animados conocidos corresponden a los tiempos de
Herón de Alejandría (Siglo I a. de C.), si bien fue durante la edad media cuando los
árabes difundieron estos mecanismos y los dotaron de finalidad práctica. Merecen
especial mención los dispensadores automáticos de agua para beber o lavarse, y los
pájaros cantores por la acción del agua (fig. 12), descritos en su “Tratado de
Pneumática”. De esta época se datan algunos autómatas cuya existencia ha trascendido
hasta nuestros días: el Hombre de Hierro de Alberto Magno, y el Gallo de Estrasburgo
(1352), que formaba parte del reloj de la catedral de esta ciudad.
Pájaros cantores accionados por agua. Herón de Alejandría
Durante el renacimiento, también destaca el león mecánico, de Leonardo Da
Vinci (S. XV), y el Hombre de palo, del español Juanelo Turriano (S. XVI). Este último
representaba un monje que andaba y movía la cabeza, ojos, boca y brazos.
Durante los siglos XVII y XVIII se dio un auge importante en la construcción
(con fines lúdicos y por encargo incluso de la realeza) de autómatas a cargo de maestros
relojeros, fundamentalmente suizos y franceses. Entre ellos, quizás el más
representativo sea Jacques Vaucanson, quien construyó varios autómatas que imitaban
diversos músicos (pianista, tocador de mandolina, flautista, tamborilero), si bien la
creación que más admiración despertó fue un pato (fig. 13) capaz de beber, graznar,
chapotear, comer y evacuar la comida digerida. Podría asimismo ser considerado un
precursor de la automatización industrial, pues aplicó sus conocimientos al diseño del
primer telar mecánico.
Otros artesanos que siguieron los pasos de Vaucanson, pero que no llegaron a
brillar con tanta luz fueron la familia de relojeros suizos Droz (padre e hijo), quienes
construyeron autómatas de apariencia humana que escribían y pintaban, del que
sobresale una organista que aún se conserva en el museo de Historia de Neuchâstel, en
Suiza. Estos autómatas con forma humana, que se denominaron androides, levantaron
las iras de la inquisición española, que denunció a Pierre- Jacques Droz durante su
estancia en Madrid. También destacó Maillardet, quien construyó diversos androides
que escribían y dibujaban, así como diversos animales dotados de movimiento, del que
sobresale un colibrí cantor exhibido en Edimburgo.
Pato de Vaucanson
A finales de este siglo y durante el S. XIX, se crearon ingenios mecánicos
orientados a la automatización de ciertos procesos manuales, destacando la industria
textil. De este modo cabe destacar los telares mecánicos de Cartwright y de Jacquard.
Podría achacárseles a estos ingenios la paternidad de la automatización de los procesos
productivos, que posibilitó, entre otros factores, la revolución industrial.
La ciencia ficción: el mito y las expectativas insatisfechas
El término "Robot" aparece en la literatura Inglesa en 1921, en la obra de ciencia
- ficción de Karel Capek "Rossum Universal Robots". En ella se narra como el
brillante científico Rossum y su hijo crearon a los robots con el fin de que realizaran de
forma obediente todas las tareas que requerían algún esfuerzo físico. Con los años
Rossum mejoró el diseño de sus artefactos hasta conseguir robots cuasi - perfectos. Tan
perfectos que terminaron sublevándose y destruyendo a la raza humana.
La popularización del término recayó no obstante, en el escritor de origen ruso
Isaac Asimov (A él se le adjudica la acuñación del término robotics), quien dedicó una
parte de su obra a los robots. Destacan “I, robot”, “The complete robot”, “Robot
dreams”, entre otras publicaciones y artículos en revistas periódicas.
La ciencia-ficción ha hecho constantes referencias a la Robótica, y más
concretamente a la cibernética: (El robot andador de “Metrópolis”, llevada al cine por
Fritz Lang, R2D2 y C3PO en “Stars wars” de George Lucas, replicantes etc...). Ello ha
contribuido a la creación de un mito: el del robot como máquina inteligente, construido
a imagen y semejanza del hombre, con una autonomía decisional plena, capacidad de
manipulación similar o superior a la humana, y con las ventajas añadidas de contar con
una fuerza muy superior, con capacidades de detección adicionales, y con una enorme
capacidad de cómputo puesta al servicio del cálculo.
Desde luego, el robot industrial actual es un artefacto primitivo comparado con
los robots-mito. Esta ratificación como mito de los robots presentados en el cine, no es
más que un caso representativo de lo sucedido al respecto en todo lo relacionado con la
tecnología. Las expectativas abiertas con la explosión tecnológica de los años sesenta y
setenta se manifestaron de forma paralela en la literatura, pero sobre todo en el cine de
ciencia-ficción. Los vertiginosos avances tecnológicos de esos años, invitaron a
imaginar un futuro, para entonces aún lejano, en el que los androides, los viajes
espaciales, y en general, las máquinas inteligentes iban a ser algo cotidiano en los
primeros años del siglo XXI. Merece la pena recordar que películas de renombre como
“2001, an Space oddisey” de Stanley Kubrick, o “Blade Runner”, de Ridley Scott,
pronosticaban un mundo mucho más evolucionado en lo tecnológico que lo que hoy en
día se atisba pueda ser en los años referenciados en ambas cintas (2002 y 2019).
Los comienzos de la Robótica industrial: coexistencia con el mito
Mientras el mito de los robots prosigue su andadura en la literatura y en el cine
de ciencia-ficción, los albores de la robótica industrial hay que situarlos en la
telemanipulación de materiales radiactivos: en 1948 R. C. Goertz diseñó el primer
manipulador teleoperado por medio de acoplamientos mecánicos que permitían sentir al
operador las fuerzas de reacción. Seis años más tarde, Goertz sustituyó el acoplo
mecánico por el acoplo eléctrico materializado en accionamientos electromecánicos
servocontrolados electrónicamente. Los pasos de Goertz fueron seguidos por R.
Mosher, quien desarrolló en 1958 un manipulador consistente en 2 brazos mecánicos
operados por sendos exoesqueletos. Otros sectores implicados en la telemanipulación
han sido la industria submarina, la exploración espacial, y más recientemente la cirugía
médica.
La sustitución del operador humano por una secuencia de programa de
ordenador, supuso el salto cualitativo que estableció las bases de lo que hoy en día
entendemos por robot. El precursor de los mismos fue G.C. Devol, quien en 1954
concibió y patentó el primer robot al que bautizó como dispositivo de transferencia de
artículos programada. Dos años más tarde, Devol conoció a Joseph F. Engelberger, y
juntos fundaron lo que algo más tarde sería UNIMATION, la primera empresa dedicada
al diseño y fabricación de robots. Su primer robot fue instalado en 1960 en la factoría
automovilística que General Motors tenía en Nueva Jersey. La aplicación a estos
manipuladores del término robot, utilizado con anterioridad exclusivamente en la
literatura y el cine de ciencia-ficción, obedece a motivos puramente comerciales.
En 1968, la factoría Kawasaki instala robots de UNIMATION en sus factorías
en Japón. Ello marca el comienzo del vertiginoso desarrollo de la robótica en aquel país,
propiciado por empresas de automoción como NISSAN, instigadoras entre otras de la
primera asociación robótica del mundo: la japonesa JIRA, que fue replicada en los
EEUU por la RIA (Asociación de industrias robóticas) y más tarde por la FIR
(Federación Internacional de Robótica), con sede en Suecia.
Los comienzos de la robótica en Europa fueron tardíos: hasta 1973 no apareció
el primer robot en el mercado (ASEA), si bien éste fue el primero de accionamiento
totalmente eléctrico. Hoy en día la firma ABB es líder en Europa en cuanto a parque
instalado de robots, con un 40% del total.
Sin duda, dos de las instituciones que más han contribuido al desarrollo de la
robótica han tenido su sede en Stanford: La Stanford University, y el Stanford Research
Institute. En 1968 McArthy desarrolla una computadora multisensorial con un
manipulador. Más tarde, en 1971, se desarrolla el Stanford arm, manipulador esférico
de 6 ejes, que entre otros usos de investigación, permitió a R. Paul y sus colegas
integrar la información los sensores de visión y de esfuerzos en pos de la consecución
de una tarea de montaje. En lo relativo a los lenguajes de programación de robots, en
1973 se desarrolló el lenguaje experimental WAVE, que fue seguido de AL. Ambos
fueron concebidos con fines de investigación, permitiendo la integración sensorial en la
forma de modificadores de instrucción específicos para la acomodación y la aplicación
de esfuerzos.
Por su parte, la empresa de Devol y Engelberger desarrolla en 1978 el PUMA:
(Programable Universal Machine for Assembly), representativo por excelencia de los
robots angulares, también llamados antropomorfos. El lenguaje que soporta es el VAL,
concebido por Victor Scheinman y Bruce Simano específicamente para este modelo.
En lo relativo al análisis cinemático de manipuladores hay que remontarse al
año 1955, en el que Denavit y Hartenberg propusieron un método sistemático que
utiliza el álgebra matricial, para representar la geometría espacial de los elementos del
manipulador respecto a un sistema de referencias. Esta representación es utilizada en la
resolución de los problemas cinemáticos directo e inverso, así como en los problemas
dinámicos correspondientes. En lo relativo al problema cinemático directo, la propia
representación de Denavit y Hartenberg permite su resolución elegante mediante una
simple composición de transformaciones. El problema cinemático inverso en cambio,
presenta mayores problemas en su resolución, asociados, por un lado a la no unicidad de
sus soluciones, y por otro a la dificultad de invertir una función de varias variables, no
lineal y fuertemente acoplada. Esta se ha resuelto por medio de métodos analíticos
(Pieper en 1968, Paul y otros en 1981), por métodos iterativos (Uiker en 1964), y por
métodos geométricos (Lee y Ziegel en 1984).
En cuanto al análisis dinámico de manipuladores, es de reseñar que el mismo ha
sido satisfactoriamente resuelto con bastante anterioridad a su aplicación al
servocontrol, debido a las limitaciones existentes sobre el tiempo de cómputo. Los
métodos más utilizados en la resolución del problema dinámico inverso son
fundamentalmente dos: el método basado en la formulación de Lagrange-Euler,
obtenido por Uicker en 1965, y por Bejczy en 1974, y el método recursivo basado en la
formulación de Newton-Euler obtenido por Luh y sus colegas en 1980.
En lo relativo a la integración sensorial en aras de la consecución de conducta
adaptativa, cabe decir que sus orígenes se remontan al año 1962, en el que Ernst
desarrolla una mano con sensores táctiles. Los trabajos de Mc Arthy (1968) y de R. Paul
(1973), reseñados en el párrafo anterior, se encuadrarían en la misma línea. En los años
70, hubo una explosión de trabajos de investigación en el terreno de la integración
sensorial. Destacan los trabajos de Inoue en el MIT (Masachusets Institute of
Technology), en 1974, que combinan las técnicas de Inteligencia Artificial y la
información proporcionada por los sensores de esfuerzos, y de Nevins en los
laboratorios Draper (1974) que abordó el control híbrido de posición y esfuerzos, y
desarrolló el RCC. Por su parte y en ese mismo año, Bejczy (Jet Propulsion Laboratory)
desarrolló técnicas para el control de esfuerzos.
En cuanto al control de manipuladores, cabe decir que la robótica ha sido un
campo de aplicación por excelencia de las las más audaces estrategias de control. No es
de extrañar entonces, que buena parte de estas estrategias hayan sido consideradas
desde los comienzos de la misma: desde estrategias sencillas de control independiente
para cada articulación hasta las estrategias de control adaptativo y multiarticular de par
calculado a partir del modelo dinámico.
Robótica actual. Las ya “clásicas” tendencias futuras
Las dos últimas décadas han estado marcadas por la evolución simultánea de la
técnica en los aspectos informático, de la electrónica de accionamientos, de la
tecnología de captación, y del control automático. Ello ha determinado la evolución de
la robótica hacia un incremento de sus capacidades y prestaciones. La tendencia
futura de la robótica es hoy en día muy similar a las descritas hace algunos años.
Merece la pena reseñar que Joseph Engelberger apuntó en el año 1980 algunas
características deseables del futuro robot, que en su mayor parte siguen vigentes hoy en
día. Pueden resumirse en tres grandes líneas:
• La utilización de nuevos diseños mecánicos y materiales más rígidos y
ligeros en la construcción de la estructura y en los accionamientos.
• El desarrollo y aplicación de estrategias de control encaminadas al
incremento de prestaciones (control multiarticular por desacoplo del
modelo, adaptativo), que han permitido la aplicación de técnicas de
accionamiento directo, así como la aplicación de paradigmas de control
emergentes, como las redes neuronales artificiales o la lógica borrosa.
• Dotación de percepción sensorial evolucionada, y su integración en el
sistema de control con técnicas de inteligencia artificial que aumenten la
autonomía decisional del robot. Ello traerá como consecuencia la
evolución de la capacidad expresiva de los lenguajes de programación
robóticos.
Hoy en día puede decirse que algunos objetivos relacionados con las directrices
anteriores han sido alcanzados, al menos a nivel experimental. Es de reseñar sin
embargo, que sólo una parte de los resultados de la investigación en robótica está siendo
adoptada por los robots industriales comerciales. La mencionada transferencia se da en
lo relativo a las tecnologías de captación y accionamiento, los materiales y el diseño
mecánico y las estrategias de servocontrol.
No sucede lo mismo con lo relativo al incremento de autonomía decisional del
robot, pues la falta de fiabilidad de los sistemas con plena autonomía (robots
industriales inteligentes, robots móviles autónomos, etc.) ha determinado su exclusión
del ámbito de los procesos productivos, quedando relegados al laboratorio con fines
fundamentalmente de investigación y experimentación. De este modo, los sistemas
más avanzados utilizados en la industria en la actualidad, exhiben muy buenas (y
crecientes) prestaciones (precisión, repetibilidad, resolución, y seguimiento de
trayectoria). Sin embargo, lo relativo a las capacidades relacionadas con el
comportamiento adaptativo queda restringido a los movimientos precavidos y
acomodaticios, propiciados por la integración sensorial, pero planificados de forma
explícita desde el programa. Consecuencia directa de este hecho ha sido la pequeña
evolución que han sufrido los lenguajes de programación de robot en los últimos años,
pues quedan circunscritos a los lenguajes de tipo textual explícito, en los que la
integración sensorial se ha materializado en la posibilidad del manejo de la información
del entorno.
La pregunta que surge en el contexto descrito es: ¿Como se hace frente a la
incertidumbre asociada al entorno del robot?. La respuesta no puede ser más
contundente: atajando las causas que la propician. En el ámbito industrial, una de las
premisas de diseño de las células de trabajo robotizadas es precisamente el
aseguramiento de un determinismo total: las piezas que interactúan de alguna forma
con el robot deberán estar situadas en su ubicación correcta y predeterminada. De este
modo, es habitual la existencia en la célula de trabajo de elementos específicos para tal
fin, como posicionadores, guías, etc.
Descargar