domingo, 13 de noviembre de 2011

INVESTIGACIÓN Y TECNOLOGÍA: Mejorando el robot humanoide ASIMO


ASIMO (acrónimo de "Advanced Step in Innovative Mobility"- paso avanzado en movilidad innovadora), es un robot humanoide creado en el año 2000 por la empresa Honda .

 

La compañía japonesa sigue mejorando el robot humanoide autónomo más avanzado del mundo desde su presentación en el año 2000 y en la última versión mostrada el 8 de noviembre del 2011 y nos muestra un ASIMO más delgado, rápido y sobre todo, más inteligente.






Destacan mejoras importantes en la inteligencia artificial de cara a la interacción con humanos, y como no, mejoras en sus habilidades motrices.

El nuevo ASIMO ha adelgazado 6 kilogramos desde su última versión de 2005. Ahora tiene

57 articulaciones (23 más)

Puede caminar (casi correr) a 9 kilómetros por ahora, un 50 por ciento más sobre el último modelo.

Más interesante son sus avances en inteligencia artificial posibilitando que el robot

También se ha trabajado especialmente en el reconocimiento de humanos de ASIMO, usando al mismo tiempo tecnología de reconocimiento de voz y cara, y sin importar si más de una persona está interactuando con él a la vez. Puede seguir una conversación entre diferentes personas, reconociendo rostros y voces incluso si los involucrados hablan al mismo tiempo.

Honda ha equipado a ASIMO con tecnología de control autónomo en el comportamiento, lo que le permite adaptarse a distintos escenarios y avanzar sin un operador.

A ello ayuda el aumento de sensores visuales, auditivos, táctiles para entender su entorno y evitar chocar con personas u objetos.

Mejoras:

El movimiento pasa a ser menos autómata,

 Asimo es ahora más autónomo a la hora de moversetomando decisiones de hacia donde dirigirse sin que nadie opere sobre él.

Asimo es capaz de:

Correr a una velocidad de nueve kilómetros por hora.

Abrir recipientes.

Saltar en círculos.

Patear un balón.

Saltar con una pata.

 

 



 

Primer robot humanoide.

  El primer gran humanoide que realmente llego a la sociedad fue el robot diseñado y fabricado por HONDA desde 1986 hasta la actualidad.

 

Otros robots bípedos y humanoides también destacaron durante este tiempo, pero "el robot que recibió el nombre de ASIMO" fue el principal referente.

 

Por encima de proyectos desarrollados en el Instituto Tecnológico de Massachussets o la Universidad Carnegie Mellon.

 

 



El año 1986:

 

En 1986 los ingenieros de Honda empezaron a trabajar en la problemática de caminar, la pregunta era

¿qué necesita un robot para poder caminar dinámicamente?,

hasta esa fecha muchos documentos científicos habían señalado la dificultad de fabricar robots caminantes, pero muy pocos científicos se atrevían a señalar la respuesta a la pregunta.

 

El primer ingenio robótico de HONDA era el E0, diseñado en 1986, para la época era un autentico prodigio que podía moverse sobre dos piernas no sin caerse en numerosas ocasiones.

 

Las versiones E:

 

Entre 1987 y 1991 HONDA trabajó en las siguientes versiones del robot: E1, E2, E3.

 

Entre 1991 y 1993 con las nuevas versiones E4, E5 y E6 se empezaron a emplear conceptos como el ZMP (Zero Moment Point), que hoy en día componen el ABC de la robótica bípeda.

 

Durante esta epoca el proyecto se mantuvo bajo un relativo secretismo, diversas instituciones sabían que HONDA estaba trabajando en robótica humanoide pero pocos se podían imaginar los avances que los científicos nipones estaban alcanzando.

 

 Las versiones P:

 

Entre 1993 y 1997 surgieron P1, P2 y P3, autenticas maquinas humanoides con tanto nivel de detalle que el público empezó a asombrarse con los resultados obtenidos. El modelo más voluminoso llegó a ser el P2 que pesaba 210 Kg y medía 1,82 mts.

 

ASIMO, la visión comercial:

 

Cuando HONDA llegó a estos extremos, en los que veía claramente que controlaba la robótica humanoide básica (la capacidad de caminar) analizó sus posibilidades comerciales, llegando a la conclusión de que un robot que pudiera aplastar a su propietario no era muy comercial.

 

Entonces surgió ASIMO, un pequeño robot de 1,20 cm de altura y 43 kg de peso que podría maravillar al mundo saliendo en la televisión sin riesgo para sus coetáneos.

 

En realidad ASIMO ha cambiado mucho desde su primera aparición a principios de milenio. En un principio pesaba 54 Kg. pero a base de "dieta tecnológica" ha pasado a pesar 43 Kg. (en Enero de 2004).

 

La "dieta tecnológica" más popular es sin lugar a dudas la Japonesa,  la cultura de la nanotecnologia y miniaturizacion arrasa en el mercado tecnologico japones y eso se traduce en perdidas de peso para ASIMO.

 

 Dimensiones:

 

Las medidas de ASIMO están pensadas para adaptarse al entorno humano: 1,20 cm de altura, 450 mm de ancho de hombros, 440 mm de profundo y 43 Kg de peso.

 

El pack de baterias que incorpora en su mochila le proporciona 38 voltios y 10AH a plena carga. Puede levantar un peso de 0,5 Kg en cada mano.

 

Potencial y mejoras:

 

Cuando usted esté leyendo esto seguramente una versión retocada de ASIMO estará ya lista para ser fabricada o incluso puede que este rondando por el mundo, una nueva versión más ligera, más inteligente, más rápida, más eficiente, más barata y sobre todo más preparada para interactuar con el ser humano.

 

 

Las imagenes de la izquierda(Copyright: HONDA) pueden resultar poco ilustrativas para muchos de nuestros lectores, pero de un analisis pormenorizado de las mismas podemos discernir importantes etapas en la evolucion de ASIMO:

·         El empleo de rodillas articuladas con eje doble,

·         la reduccion del ancho del cuerpo al lograr un mayor equilibrio

·         y el aumento en la complejidad de la estructura son solo algunos ejemplos.

 

Conclusión:

 

ASIMO y su evolución es para muchos investigadores la Biblia de la robótica humanoide, otros consideran que la robótica humanoide no es rentable, el tiempo y la propaganda que HONDA recibe gracias a su humanoide lo diran, mientras tanto el que en otro tiempo fuera fabricante de electrodomesticos y coches es ahora un componente vital de la historia de la robótica.

 

 

 LOS ROBOT EN LA INDUSTRIA

Los robots industriales  son máquinas-herramienta, en forma de manipuladores programables capaces de mover partes u otras herramientas mediante una secuencia pre-especificada de movimientos.

 

 

Como muchas otras máquinas, los robots pueden repetir la misma tarea por largos periodos de tiempo y con gran precisión.

Las tareas de un robot pueden ser extremadamente complejas. Más aun, un robot puede "aprender" en forma limitada nuevas tareas, y puede usar herramientas o accesorios que extienden su rango de habilidades.

Los más avanzados y sofisticados robots (la mayoría en laboratorios de investigación) poseen burdos sentidos de "vista" y "tacto", y una limitada capacidad de coordinar sus manipuladores con información sensorial.

Hasta ahora, los robots utilizados en la industria no pueden reaccionar a circunstancias imprevistas y cambios de ambiente, ni pueden mejorar su desempeño basados en experiencias previas.

 

 

 

Debido a estas limitaciones, los robots de hoy en día se utilizan para tareas simples, repetitivas y "pre-programables", como soldadura de punto, pintura, o carga y descarga de máquinas.

El orígen de los Robots

El término robot viene del checo robota, que significa "siervo".

Fue utilizado por primera vez por el escritor teatral checo Karel Capek, en su obra "R.U.R.".

Sin embargo, el concepto de maquinaria programable se origina más precisamente en Francia durante el siglo XVIIIcuando se desarrollaron las primeras tejedoras automáticas por diferentes constructores, como Bouchon, Vacaunson, Basile, Falcon y Jacquard.

Más tarde, a mediados del siglo XIX en Estados Unidos, Christopher Spencer invento un "automata", un torno programable que fabricaba tornillos, tuercas y engranajes.

Sus patrones de corte podían variarse al final de un tambor giratorio. Tal tipo de controles mecánicos no se utilizaron en la industria de maquinaria y herramientas sino hasta los años 1950s.

Sin embargo, la robótica como la conocemos actualmente se inicia en realidad en 1946, cuando George Devol desarrolla un dispositivo de propósito general y repetición para controlar maquinaria.

En 1954, Devol patentó su primer manipulador con memoria, que controlaba sus movimientos de un punto inicial a una serie de puntos pre-establecidos.

Las primeras patentes de Devol fueron adquiridas por la Consolidated Diesel Corp. (Condec), lo que generó la formación de la Unimation Inc. como la división de robótica de Condec.

Entre 1954 y 1963, Devol y otros desarrollaron y patentaron las principales características de la primera generación de robots. Estos primeros robots tenían partes similares a las computadoras, como por ejemplo, una memoria electrónica.

Sin embargo, los componentes necesarios estaban permanentemente alambrados para realizar una serie de tareas específicas.

Los robots controlados por software no fueron comercializados sino hasta el principio de los años 1970s.

El primer robot controlado por una minicomputadora fue fabricado en 1974 por la Cincinnati Milacron.

Sin embargo, los robots controlados por microprocesadores llegaron varios años después. Estos robots controlados por software son realmente dispositivos periféricos especializados de computadoras de propósito general, disfrutando de los beneficios de grandes cantidades de almacenamiento de datos e instrucciones. Consecuentemente, son mucho más flexibles que las máquinas controladas solo por circuitos electrónicos alambrados.

Los mejores robots de la actualidad pueden trabajar en varios sistemas coordinados, son fácilmente reprogramables, utilizan sensores, y algunos tienen respuesta a cambios y variaciones en "tiempo real", esto es, como van ocurriendo.

Autómatas programables

En lugar de utilizar ordenadores. Muchos robots industriales son controlados mediante controladores lógicos programables (PLC).

Los antecedentes de los actuales robots industriales

Son los denominados manipuladores, que consisten en:

Sistemas mecánicos guiados directamente por un operario.

Aunque empezaron a utilizarse en los años sesenta del siglo XX, todavía hoy se recurre a ellos, sobre todo cuando se trata de manipular productos peligrosos o cuando la actividad tiene lugar en un ambiente nocivo para las personas.

Están dotados de un sencillo sistema de control que permite al operario controlar a distancia los movimientos del manipulador para realizar sus tareas.

No se pueden considerar como robots propiamente, puesto que no funcionan de forma automática siguiendo un programa, aunque suelen tener la forma de un brazo mecánico, que constituye la estructura básica de los robots industriales.

 

Clasificación de los robots industriales

Los robots utilizados en la industria se pueden clasificar en tres grupos:

Secuenciales.

Computerizados.

Inteligentes.

 

Los robots secuenciales también se conocen con el nombre de robots de aprendizaje.

Son «manipuladores programables»:

Realizan una serie de movimientos destinados a realizar una tarea siguiendo un conjunto de instrucciones previamente programadas.

En este caso, no es el operario el que se encarga de guiar los movimientos del manipulador, sino que el propio brazo del robot realiza esta tarea de forma automática siguiendo el programa establecido en su sistema de control.

El funcionamiento de los robots computarizados es controlado mediante un ordenador.

El robot ejecuta las instrucciones previamente establecidas en un programa informático.

Dichas instrucciones especifican las acciones que debe llevar a cabo el robot y este las va realizando de forma secuencial.

Tienen la ventaja de admitir una programación mucho más flexible que en el caso anterior, lo que permite programar al robot para llevar a cabo tareas más complejas.

Los robots descritos son capaces de realizar tareas repetitivas de forma secuencial, pero son incapaces de interaccionar con el entorno. Es decir, ellos seguirán ejecutando siempre las mismas acciones.

El tercer grupo de robots, los de más reciente desarrollo, son los llamados robots inteligentes, que sí son capaces de interaccionar con su entorno.

A través de un conjunto de sensores, estos robots pueden detectar las variaciones que se producen en el medio (cambios de posición o velocidad, temperatura, iluminación, etc.y actuar según los datos que detecten los sensores.

Los robots inteligentes también están controlados mediante un ordenador y siguen las instrucciones de un programa informáticopero en este caso el programa incorpora la información procedente de los sensores.

Esto capacita al robot para «tomar decisiones» en función de los datos recibidos.

Lo que pueden y no pueden hacer los Robots

Básicamente, los robots de la actualidad son dispositivos mecánicos controlados por un microprocesador que realizan una función o proveen de una interface entre máquinas y procesos.

 Pueden ser lo suficientemente "inteligentes" para tomar cierto tipo de decisiones. Sin embargo, para que su uso sea práctico, es necesario reducir su tamaño, complejidad mecánica y costo de instalación. Esto se puede lograr principalmente mediante el uso intensivo de tecnología en computación y control.

Los robots pueden duplicar la habilidad manipulativa humana con una mayor precisión. Su flexibilidad y versatilidad los hace adecuados para pequeños trabajos secuenciales que constituyen la mayor parte de las actividades de producción en la industria.

Hoy, los robots relevan a los seres humanos de labores que son peligrosas, mundanas, o altamente repetitivas. Debido a su costo, en la mayoría de los casos su uso se justifica por razones no-económicas.

Sin embargo, los robots son relativamente lentos y tienen una limitada exactitud, fuerza y versatilidad. Debido a esto, los manipuladores robóticos de la actualidad resultan ser poco satisfactorios para muchas aplicaciones.

La exactitud de los robots está limitada por la precisión y durabilidad de sus mecanismos de transmisión de fuerza, tales como líneas y válvulas hidraúlicas, trenes de engranajes, bandas, cadenas o ligas. Todos estos elementos tienen cierta limitación de movimiento y se gastan con el uso, haciendo más difícil el control de movimiento del robot.

 

La mayoría de los robots de uso en la actualidad deben ser "enseñados", llevándolos a través de sus tareas en detalle.

Sin embargo, muchas tareas como soldadura de partes, pintura de superficies irregulares o ajuste de piezas requieren de recalibraciones mientras el trabajo se desarrolla.

Tales trabajos son sencillos para los seres humanos, pero sumamente difíciles para los robots, ya que tienen que ser capaces de obtener información sensorial de atributos clave de las piezas de trabajo para hacer las recalibraciones necesarias.

Para realizar su trabajo, los robots requieren sensores que puedan medir las piezas a trabajar y su orientación.

Tales sensores proveen al sistema de control del robot con un flujo de datos que es filtrado, modificado e interpretado a fin de hacer las decisiones pertinentes.

Sin embargo, los sensores son piezas delicadas que detectan características del ambiente en rangos determinados de acción.

Por ejemplo, los sistemas de "visión" dependen de tipos especiales de luz y otras técnicas para poder producir una imagen que el robot pueda interpretar.

Los sistemas de visión computarizada que distinguen siluetas en blanco y negro están en uso desde hace tiempo. Estos sistemas dependen de iluminación especial y otras técnicas para producir imágenes de alto contraste.

Otros sistemas más avanzados de visión pueden reconocer formas, deducir detalles de áreas sombreadas, determinar distancias y "ver" en tres dimensiones mediante medición estereoscópica (como lo hace la visión del ser humano, utilizando ambos ojos).

Un área de investigación es el desarrollo de software, lo que permite a los robots "aprender por experiencia", y hacer una planificación de mayor nivel.

Dado un objetivo y las entradas sensoriales necesarias, se puede modificar o crear un programa de instrucciones, con el cual el robot "aprende" como realizar un trabajo.

Mejoras en los lenguajes de programación han permitido la transición a robots más "inteligentes".

Sin embargo, el uso de lenguajes de programación explícitos requiere de un operador humano quien específica y manipula posiciones y trayectorias.

 En contraste, se han desarrollado nuevos lenguajes de alto nivel para modelación de ambientes (world-modeling languages), que contienen instrucciones simples pero a la vez poderosas en el sentido de que una vez especificadas las instrucciones, generan y manipulan automáticamente posiciones y trayectorias del robot.

Tales lenguajes pueden ser utilizados sólo si el robot es controlable por una computadora de propósito general.

 

La fábrica del futuro

Contrario a la creencia popular, no todos los artículos manufacturados se producen en masa: la mayor parte se producen en cantidades relativamente pequeñas, en períodos de tiempo que van de semanas a meses.

A pesar de los adelantos durante los últimos 20 años en el desarrollo de máquinas-herramienta controladas por computadora y robots, la mayoría de la producción aún se basa en mano de obra humana.

Pero los cambios en las preferencias e incrementos en la demanda de productos han forzado a la industria manufacturera a incrementar simultáneamente la variedad y calidad de sus productos. Esto implica una necesidad de tecnología más flexible, dado que la producción tiende a ser más breve y los cambios más frecuentes. Aún más importante, tal necesidad incluye un extensivo reabastecimiento de herramientas, a fin de reducir o eliminar el rediseño de la producción. Estos requerimientos simultáneos han presionado a las tecnologías existentes de producción y técnicas de administración hasta sus límites.

Las fábricas robotizadas no se ven (o se verá) afectadas por tales restricciones. En verdad, una autmatización "flexible" (basada en grupos de máquinas multipropósito, controladas por computadoras y por lo tanto fácilmente programables) se ajusta idealmente a las necesidades de producción actuales. El problema radica más bien en que los robots no son todavía costo-efectivos en aplicaciones.

Una gran cantidad de tiempo y esfuerzo debe dedicarse para poner en funcionamiento un grupo de robots para producir unas cuantas copias de un producto. Más aun, el tiempo necesario para escribir el código para hacer funcionar a un robot puede exceder por mucho la operación del robot en el tiempo. Actualmente, es más fácil que un obrero trabaje en el producto manualmente que poner a un grupo de ingenieros a "traducir" los procedimientos en un programa de instrucciones ajustables para el robot. Por otro lado, la maquinaria de producción en masa operada por obreros en la actualidad puede operar a mayores velocidades y desempeñe más eficientemente que un conjunto de robots.

La labor científica y tecnológica actual en la aplicación de los robots a la automatización de procesos de producción para la fábrica del futuro se encuentra en estado embrionario. Todavía el costo del uso de robots no ha llegado a ser lo suficientemente bajo como para hacer estos sistemas económicamente justificables para muchas aplicaciones. El costo continuará en declive conforme los problemas de la aplicación de robots se vayan resolviendo.

 

Referencias

http://www.muycomputer.com/2011/11/09/honda-mejora-robot-humanoide-asimo

 http://www.xataka.com/robotica/honda-nos-presenta-un-nuevo-asimo-mas-autonomo-y-habilidoso

 http://realrobotics.com/especial/asi2004/asi2004.php

 http://mx.kalipedia.com/tecnologia/tema/robotica/clasificacion-robots-

industriales.html?x=20070821klpinginf_96.Kes&ap=1

 http://www.matematicas.unam.mx/jloa/Opinion/opinion5.html

 http://proton.ucting.udg.mx/robotica/r166/r108/r108.htm