INTRODUCCIÓN A LA ROBÓTICA: Historia-La Revolución Tecnológica-El Nacimiento de la Robótica

La primera máquina-herramienta fabricada en España: la prensa tipo Thonelier, construida por "La Maquinista Terrestre y Marítima" en 1863 para la Casa de la Moneda de Madrid. Fabricó las primeras pesetas, ahora desaparecidas.
http://www.interempresas.net/MetalMecanica/Articulos/1435-Evolucion-tecnica-de-la-maquina-herramienta-Resena-historica.html

Ya en el siglo XX, y tras terminar la segunda guerra mundial, el desarrollo de la electrónica, asociado a los avances de otras técnicas como la mecánica, la hidráulica, la neumática y la electricidad, da origen a las primeras máquinas-herramientas de control numérico. 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 los primeros computadores electricos, el control de las máquinas se hace de un modo mas preciso y sofisticado.





Así, las trayectorias o posiciones relativas se la herramienta que porta la máquina dejan de calcularse mendiante la programación punto a punto de los desplazamientos y comienzan a calcularse con el uso de un computador al que se le definen una serie de parámetros como pueden ser: tipo de trayectoria (recta o curva), coordenadas de los puntos inicial y final (trayectoria recta) o radio de la trayectoria (trayectoria curva), etc. Pero la mejoras comienzan a ir más lejos, ye el computador eléctrico empieza a usarse para determinar cuándo una máquina tiene que cambiar de herramienta o cuáles tienen que ser las condiciones óptimas de trabajo (velocidad de giro, alimentaciones, etc.). En definitiva, la aparción del computador, junto con el desarrollo tecnológico que se experimenta, proporcionan a las máquinas nuevas formas de planificar trayectorias y controlar su funcionamiento. Estos y algunos otros trabajos que se fueron desarrollando en la segunda mitad del siglo XX suponen el comienzo de la robótica industrial moderna como hoy se conoce. Aunque es dificil determinar una fecha para fijar el nacimieto de la robótica tal y como se entiende en nuestros días, los años posteriores a la segunda guerra mundial marcan un antes y un después en el desarrollo industrial. Los avances tecnológicos como el computador eléctrico, el control realimentado de accionadores, el uso de sensores o la transmisión de potencia mediante engranajes fueron de vital importancia en esos años.









De los acontecimientos que se fueron sucediendo durante mediados del siglo XX se puede deducir que los primeros trabajos que condujeron al nacimiento de la robótica industrial tiene como origen a los manipuladores mecánicos controlados de modo remoto, el origen de la teleoperación de los robots. Estos manipuladores eran sistemas de tipo "maestro-esclavo", buscaban reproducir los movimientos de las extremidades de un operario humano y tenían como objetivo la manipulación de sustanacias u objentos peligrosos.
En un sistema "maestro-eclavo", el operario realiza un secuencia de movimientos sobre el sistema maestro y éste envía los movimientos al sistema esclavo que los reproduce .




Estos sistemas evolucionaron sustituyéndose los sistemas mecánicos por eléctricos e hidráulicos.
A partir de los trabajos desarrollados por George Devol, comienza a surgir un robot como tal. Con estos trabajos se consigue fusionar manipuladores mecánicos con técnicas de programación. De este modo, aparecen dispositivos que pueden ser programados para realizar difirentes tareas automáticas, los primeros robots. La ventaje que ofrecen estos dispositivos frente a las máquinas de automatización es la posibilidad de ser reprogramados y reconfigurados con otras herramientas para destinarlos a distintos ámbitos.




Jorge Devol


Nacido en febrero de 1912 en la localidad estadounidense de Louisville (Kentucky), George Devol mostró desde su niñez un gran interés por el mundo de la ingeniería.

Fue criado en el seno de una familia de origen humilde. Por esta razón su familia no pudo dar una educación paralela al gran potencial y talento que demostraba desde su infancia. Sin embargo, esa situación no fue un impedimento para su futuro, ya que fruto de su esfuerzo y constancia consiguió alcanzar sus objetivos.

A principios de los años 30, trabaja para la compañía Cinephone United Corporation, dedicada a la fabricación de amplificadores de sonido y brazos para tocadiscos.

En 1940, tras la llegada de la II Guerra Mundial, a Devol se le abren numerosas puertas en el ámbito laboral. Debido a sus conocimientos en tecnología de radar funda una pequeña compañía que, en poco tiempo, se convirtió en la principal empresa fabricante de contramedidas para radar de los Estados Unidos.




Pequeña introducción:Primeros Robots
Los primeros robots empleaban mecanismos de realimentación para corregir errores. Un ejemplo de control por realimentación es un bebedero que emplea un flotador para determinar el nivel del agua. Cuando el agua cae por debajo del nivel determinado,el flotador baja, abre una válvula y deja entrar más agua en el bebedero. En el caso contrario, el flotador sube, se cierra la válvula y se imposibilita el paso del agua.

El primer controlador realimentado fue el regulador de Watt inventado el 1788 por el ingenierio británico James Watt. El dispositivo constaba de dos bolas metálicas unidas al eje del motor de una máquina de vapor. Este regulador mecánico por medio de un sistema de palanca regulaba la cantidad de vapor suministrada por la caldera a la turbina de la máquina de vapor. Cuando aumentaba la valocidad de la máquina de vapor, las bolas se separaban del eje y cerraban la válvula lo que hacía que disminuyera la velocidad.



Primer Robot Industrial: Unimate




Sin embargo, fue George Devol quien estableció las bases del robot industrial moderno.

Con el objetivo de diseñar una máquina flexible, adaptable al entorno y de fácil manejo, George Devol,patentó en 1948 un manipulador programable que fue a posteriori el embrión del robot industrial.

Fue en 1954 cuando Devol concibió la idea de un dispositivo de transferencia programada de artículos. Este fue el primer robot programable. En 1956, Joseph Engelberger, director de ingeniería aeroespacial de la empresa Manning Maxwell y Moore en [[Standford], coincide con Devol en un cóctel. Ambos deciden crear la primera compañía fabricante de robots, fundando la Consolidated Controls Corporation, que más tarde se convierte en Unimation (Universal Automation). Las primeras patentes de Devol fueron adquiridas por la Consolidated Diesel Corp. (Condec).

Debido a la fusión de la creatividad de Devol y las dotes comerciales de Engelberger, consiguieron en 1960 un contrato con la Generals Motors para instalar un brazo robótico, el Unimate, en su fábrica de Trenton (Nueva Jersey). La máquina, con un peso de 1.800 kg, fue considerada el primer robot industrial de la historia y su función era la de levantar y apilar grandes piezas de metal caliente.

En 1968, Engelberger visitó Japón y consiguió firmar acuerdos con Kawasaki para la construcción de robots del tipo Unimate. El crecimiento de la robótica en Japón tuvo como consecuencia directa que Japón adelantara a Estados Unidos gracias a Nissan, que formó la primera asociación robótica del mundo: la Asociación Robótica Industrial de Japón (JIRA) en 1972. La situación de la robótica en Europa estaba más estancada, surgiendo en 1973 el primer robot con accionamiento eléctrico. En 1974 tuvo lugar la creación del Instituo de Robótica de América (RIA).

En 1978, el primer robot programable de Devol se transformaría en el robot PUMA (Programmable Universal Machine for Assembly). El PUMA era capaz de mover un objeto y colocarlo en cualquier orientación en un lugar deseado que estuviera a su alcance. El concepto básico multiarticulado del PUMA es la base de la mayoría de los robots actuales.

En 1980 se fundó la Federación Internacional de Robótica con sede en Suecia.

En la actualidad, la mayoría de robots están destinados a un uso industrial para labores como el ensamble, soldadura y desplazamiento de materiales.






Con el paso de los años, la necesidad de dotar a los robots de mayor flexibilidad, se aconseja la sensorización. ASí comemzó a producirse las primeras investigaciones y desarrollos de diferentes tipos de sensores aplicados a la robótica; táctiles, ópticos, etc.
Todos estos avances, y los que se vienen produciendo en los últimos años, hacen de la robótica una tecnología con mucho futuro. El paso del tiempo permite entender el auge que tiene y tendrá la robótica en un futuro no muy lejano, donde el desarrollo de sistemas y dispositivos robotizados está extendiéndose a mucho ámbitos distintos.
Para hacerse una idea de los rápidos avances en diseño y tecnología que está sufriendo la robótica en los últimos años, en la figura se muestran los diferentes prototipos que la multinacional Honda ha realizado en el desarrollo de humanoides.



(En las tablas 1.1 y 1.2 se muestra la cronología de algunos logros del siglo XX mas importantes relacionados con la Robótica.

Cronología de algunos de los logros del siglo XX más importantes relacionados con la robótica (1948-1973)

1948: Goertz desarrolla un manipulador maestro-esclavo de tipo mecánico.



1952: El Instituto Tecnológica de Massachussets desarrolla una máquina prototipo de control numérico.

1954: Goertz desarrolla un manipulador maestro esclavo de tipo eléctrico. Además incorpora a éste sensores de fuerza.

1954: George Devol diseña el primer robot programable, al que él llamó “Dispositivo de transferencia articulada programado.

1957: Cyril Walter Kenward patenta un robot.

1959: Aparece el primer robot comercial, conocido como “Unimate”. Este robot estaba controlado por interruptores de fin de carrera y levas; y fue creado a partir del diseño de George Devol por Joseph Engelberger.



1962: Un robot “Unimate” con transmisión hidráulica que utilizaba control numérico para el control del manipulador se instala en la fábrica de General Motors.



1962: H.A. Ernest publica el desarrollo de una mano mecánica, “MH-1”, controlada por sensores táctiles.

1963: La American Machine Foundary Company introducen el robot comercial “VERSATRAN”.

American Machine and Foundry (AMF Corp.) markets the first cylindrical robot called the Versatran. It was designed by Harry Johnson and Veljko Milenkovic.
http://pages.cpsc.ucalgary.ca/~jaeger/visualMedia/robotHistory.html


1968: El Instituto de investigación de Stanford desarrolla el robot móvil “Shakey”. Este robot estaba dotado de diversos tipos de sensores como cámaras de visión y sensores táctiles, era capaz de moverse y reconocer objetos.

http://www.sri.com/news/imagebank/shakey.html

1970: Lunokohod 1, un robot ruso exploró la superficie lunar mediante control remoto desde la tierra.

http://www.astronet.ru/db/xware/msg/apod/2006-01-14



1971: La Universidad de Stanford crea un pequeño brazo robot con accionamiento eléctrico.


1973: El Instituto de investigaciones de Stanford desarrolla el primer lenguaje de programación de robots textual, conocido como WAVE.


1973: Bolles y Paul, del Instituto de investigación de Stanford, utilizaron un brazo robot controlado por computador que usaba realimentación visual y de fuerza para el montaje en la industria del automóvil.


Cronología de algunos de los logros del siglo XX más importantes relacionados con la robótica (1974-2010)

1974: Se desarrolla el lenguaje de robots AL. La fusión de ambos lenguajes WAVE+AL daría lugar al lenguaje comercial VAL.


1974: ASEA crea el robot IR6 de accionamiento completamente eléctrico.


1974: Kawasaki instala un robot para soldadura por arco para estructuras de motocicletas.


1974: Cincinnati Milacron crea el robot T3 con control por computador.

http://anil89cs.wordpress.com/2009/07/26/cincinnati-milacron-t3-robot-arm/


1975: Will y Grossman de IBM desarrollaron un manipulador controlado por computador que usaba sensores de contacto y fuerza para realizar montajes mecánicos en máquinas de escribir.


1976: La NASA hace uso en el espacio del primer brazo robot.


1978: Se introduce el robot PUMA (Máquina Programable para el Ensamblaje) en tareas de montaje.

http://www.alaska.edu/uaf/cem/ece/remote-robotics/proj_desc.xml


1979: La Universidad de Yamanashi en Japón desarrolla un robot de tipo SCARA destinado al montaje.





1982: IBM introduce el robot RS-1 para montaje.


1985: WASUBOT, robot construido por la Universidad de Waseda, Tokio, Japón. El WASUBOT podía tocar un instrumento de teclado después de leer la partitura musical.


1993: El robot caminante MARV es desarrollado en la Universidad del Oeste de Inglaterra en Bristol.


1996: Honda Motor Co., Ltd. Crea el robot humanoide P2 capaz de moverse de modo autónomo similar a un ser humano. El robot ASIMO resultó de la evolución de este prototipo.


1997: El robot Mars Pathfinder desarrollado por la NASA explora y recoge muestras de la superficie de Marte.


1999: Sony Corporation construye el primer robot de entretenimiento AIBO ERS-110 que reproduce el comportamiento de un perro.


2000: Friendly Robotics, compañía de robótica doméstica, saca al mercado Robomow RL500, un cortacésped robótico completamente automático.


2001: iRobot Corporation construye un robot doméstico multiusos teleoperado mediante web.


2001: Construido por MD. Robotics, una empresa de Canadá, el sistema manipulador para la estación espacial, SSRMS, es lanzado al espacio para realizar tareas de ensamblaje en la estación espacial internacional.