concepto de robotica

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CONCEPTO DE ROBOTICA El conjunto de conocimientos teóricos y prácticos que permiten concebir, realizar y automatizar sistemas basados en estructuras mecánicas poliarticuladas, dotados de un determinado grado de "inteligencia" y destinados a la producción industrial o al sustitución del hombre en muy diversas tareas. Un sistema robóticos puede describirse, como "Aquel que es capaz de recibir información, de comprender su entorno a través del empleo de modelos, de formular y de ejecutar planes, y de controlar o supervisar su operación". Tres leyes por Isaac Asimov 1. Un robot no puede dañar a un ser humano o, a través de la inacción, permitir que se dañe a un ser humano. 2. Un robot debe obedecer las órdenes dadas por los seres humanos, excepto cuando tales Órdenes estén en contra de la primera ley. 3. Un robot debe proteger su propia existencia siempre y cuando esta protección no entre en conflicto con la primera y segunda ley. ARQUITECTURAS DE LOS ROBOTS La arquitectura, definida por el tipo de configuración general del robot, puede ser metamórfica. El concepto de metamorfismo: se ha introducido para incrementar la flexibilidad funcional de un robot a través del cambio de su configuración por el propio robot.

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Page 1: CONCEPTO DE ROBOTICA

CONCEPTO DE ROBOTICA

El conjunto de conocimientos teóricos y prácticos que permiten concebir, realizar y automatizar sistemas basados en estructuras mecánicas poliarticuladas, dotados de un determinado grado de "inteligencia" y destinados a la producción industrial o al sustitución del hombre en muy diversas tareas.

Un sistema robóticos puede describirse, como "Aquel que es capaz de recibir información, de comprender su entorno a través del empleo de modelos, de formular y de ejecutar planes, y de controlar o supervisar su operación".

Tres leyes por Isaac Asimov

1. Un robot no puede dañar a un ser humano o, a través de la inacción, permitir que se dañe a un ser humano.

2. Un robot debe obedecer las órdenes dadas por los seres humanos, excepto cuando tales Órdenes estén en contra de la primera ley.

3. Un robot debe proteger su propia existencia siempre y cuando esta protección no entre en conflicto con la primera y segunda ley.

ARQUITECTURAS DE LOS ROBOTS

La arquitectura, definida por el tipo de configuración general del robot, puede ser metamórfica.

El concepto de metamorfismo: se ha introducido para incrementar la flexibilidad funcional de un robot a través del cambio de su configuración por el propio robot.

Los dispositivos y mecanismos que pueden agruparse bajo la denominación genérica del robot,. La subdivisión de los robots, con base en su arquitectura, se hace en los siguientes grupos: Poliarticulados, Móviles, Androides, Zoomórficos e Híbridos.

Poliarticulados.-

característica común es la de ser básicamente sedentarios pueden ser guiados para efectuar desplazamientos limitados estructurados para mover sus elementos terminales en un determinado espacio de trabajo según un sistema de

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coordenadas y un número limitado de grados de libertad". ejemplos los manipuladores, los robots industriales, los robots cartesianos y algunos robots industriales

Móviles.-

Son robots con grandes capacidades de desplazamiento, basadas en carros o plataformas y dotadas de un sistema locomotor de tipo rodante. Siguen su camino guiándose por la información recibida de su entorno a través de sus sensores.

Estos robots aseguran el transporte de piezas de un punto a otro de una cadena de fabricación.

Androides.

Son robots que intentan reproducir total o parcialmente la forma y el comportamiento cinemático del ser humano. .

Zoomórficos.

Los robots zoomórficos, que considerados en sentido no restrictivo podrían incluir también a los androides, constituyen una clase caracterizada principalmente por sus sistemas de locomoción que imitan a los diversos seres vivos.

Por sus sistemas de locomoción es conveniente agrupar a los robots zoomórficos en dos categorías principales: caminadores y no caminadores. El grupo de los no caminadores está muy poco evolucionado. Entre otros, los experimentados basados en segmentos cilíndricos biselados acoplados axialmente entre sí y dotados de un movimiento relativo de rotación. En cambio, los caminadores multípedos son muy numerosos y están siendo experimentados en diversos laboratorios con vistas al desarrollo posterior de verdaderos vehículos terrenos, piloteando o autónomos.

Híbridos.

La estructura se sitúa en combinación con alguna de las anteriores ya expuestas, bien sea por conjunción o por yuxtaposición.

Las características con las que se clasifican principalmente

Propósito o función Sistema de coordenadas empleado Número de grados de libertad del efecto formal Generación del sistema control.

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1) Clasificación basada en su propósito o función:

a) Industrialesb) Personales/ Educativos c) Militares--vehículos autónomos

Los elementos que constituyen un robot industrial son:

1) Efectores finales Brazos manipuladores Controladores Sensores Fuentes de poder

2) Clasificación de los robots basados en las generaciones de sistemas de control.

Estructura de un Robot Industrial

Componentes Características principales Configuraciones morfológicas del manipulador

Componentes

El sistema robótico, un robot está formado por los siguientes elementos: estructura mecánica, transmisiones, actuadores, sensores, elementos terminales y controlador.

elementos que componen el robot, se usan términos como cintura, hombro, brazo, codo, muñeca, etc.

Los elementos que forman parte de la totalidad del robot son:

manipulador controlador dispositivos de entrada y salida de datos dispositivos especiales

Manipulador

Mecánicamente, es el componente principal. Está formado por una serie de elementos estructurales sólidos o eslabones unidos mediante articulaciones

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Las partes que conforman el manipulador reciben: cuerpo, brazo, muñeca y actuador final (o elemento terminal). A este último se le conoce habitualmente como aprehensor, garra, pinza o gripper.

Cada articulación provee al robot de, al menos, un grado de libertad. En otras palabras, las articulaciones permiten al manipulador realizar movimientos:

Lineales que pueden ser horizontales o verticales.

Angulares (por articulación)

Existen dos tipos de articulación utilizados en las juntas del manipulador:

Prismática /Lineal - junta en la que el eslabón se apoya en un deslizador lineal. Actúa linealmente mediante los tornillos sinfín de los motores, o los cilindros.

Rotacional - junta giratoria a menudo manejada por los motores eléctricos y  las transmisiones, o por los cilindros hidráulicos y palancas.

Básicamente, la orientación de un eslabón del manipulador se determina mediante los elementos roll, pitch y yaw

A la muñeca de un manipulador tiene movimientos o grados de libertad: giro (hand rotate), elevación (wrist flex) y desviación (wrist rotate)

El actuador final (gripper) es un dispositivo que se une a la muñeca del brazo del robot con la finalidad de activarlo para la realización de una tarea específica podemos dividirlos en dos grandes categorías: pinzas y herramientas. Se denomina Punto de Centro de Herramienta (TCP, Tool Center Point) al punto focal de la pinza o herramienta. Por ejemplo, el TCP podría estar en la punta de una antorcha de la soldadura.

Controlador

Es el que regula los movimientos del manipulador, las acciones, cálculos y procesado de la información.

tipos de controladores:

de posición: el controlador interviene únicamente en el control de la posición del elemento terminal;

cinemático: en este caso el control se realiza sobre la posición y la velocidad;

dinámico: además de regular la velocidad y la posición, controla las propiedades dinámicas del manipulador y de los elementos asociados a él;

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adaptativo: engloba todas las regulaciones anteriores y, además, se ocupa de controlar la variación de las características del manipulador al variar la posición

Otra clasificación de control

El control en bucle abierto da lugar a muchos errores, y aunque es más simple y económico que el control en bucle cerrado, no se admite en aplicaciones industriales en las que la exactitud es una cualidad imprescindible bucle cerrado, es un bucle de realimentación. Este control se lleva a cabo con el uso de un sensor de la posición real del elemento terminal del manipulador.

Dispositivo de entrada y salida

Los más comunes son: teclado, monitor y caja de comandos (teach pendant).

Los dispositivos de entrada y salida permiten introducir y, a su vez, ver los datos del controlador. Para mandar instrucciones al controlador, comúnmente se utiliza una computadora adicional.

Dispositivos especiales

Entre estos se encuentran los ejes que facilitan el movimiento transversal del manipulador y las estaciones de ensamblaje.

Principales características de los robots

*.grados de libertad*.espacio de trabajo*.precision de los movimientos*.capacidad de carga*.velocidad*.tipos de actuadores*.programabilidad

Grados de libertad

Los movimientos independientes (giros y desplazamientos) que puede realizar cada articulación con respecto a la anterior. Son los parámetros que se precisan para determinar la posición y la orientación del elemento terminal del manipulador.

Aunque la mayoría de las aplicaciones industriales requieren 6 GDL

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Cuando el número de grados de libertad del robot es mayor que los necesarios para realizar una determinada tarea se dicen que el robot es redundante.

Espacio (volumen) de trabajo

Las dimensiones de los elementos del manipulador, junto a los grados de libertad, definen la zona de trabajo del robot.

Volumen de trabajo regular y volumen de trabajo irregular

El robot cartesiano y el robot cilíndrico presentan volúmenes de trabajo regulares. El robot cartesiano genera una figura cúbica.

El robot de configuración cilíndrica presenta un volumen de trabajo parecido a un cilindro (normalmente este robot no tiene una rotación de 360°)

Por su parte, los robots que poseen una configuración polar, los de brazo articulado y los modelos SCARA presentan un volumen de trabajo irregular.

Precisión de los movimientos

resolución espacial exactitud repetibilidad

Resolución espacial:

Es el incremento más pequeño de movimiento en que el robot puede dividir su volumen de trabajo.

La exactitud:

Capacidad de un robot para situar el extremo de su muñeca en un punto señalado dentro del volumen de trabajo. Mide la distancia entre la posición especificada, y la posición real del actuador terminal del robot.

Repetibilidad:

Capacidad del robot de regresar al punto programado las veces que sean necesarias.

Capacidad de carga:

El peso, en kilogramos, que puede transportar la garra del manipulador recibe el nombre de capacidad de carga. 205kg. y 0.9Kg

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Velocidad

Se refiere a la velocidad máxima alcanzable por el TCP o por las articulaciones. En muchas ocasiones, una velocidad de trabajo elevada, aumenta extraordinariamente el rendimiento del robot, por lo que esta magnitud se valora considerablemente en la elección del mismo.

Tipos de actuadores

Los elementos motrices que generan el movimiento de las articulaciones pueden ser, según la energía que consuman, de tipo olehidráulico, neumático o eléctrico.

Los actuadores de tipo olehidráulico se destinan a tareas que requieren una gran potencia y grandes capacidades de carga. Dado el tipo de energía que emplean, se construyen con mecánica de precisión y su coste es elevado. Los robots hidráulicos se diseñan formando un conjunto compacto la central hidráulica, la cabina electrónica de control y el brazo del manipulador.

La energía neumática dota a sus actuadores de una gran velocidad de respuesta junto a un bajo coste, pero su empleo está siendo sustituido por elementos eléctricos.

Los motores eléctricos, que cubren la gama de media y baja potencia, acaparan el campo de la Robótica, por su gran precisión en el control de su movimiento y las ventajas inherentes a la energía eléctrica que consumen.

Programabilidad

La inclusión del controlador de tipo microelectrónica en los robots industriales, permite la programación del robot de muy diversas formas.

En general, los modernos sistemas de robots admiten la programación manual, mediante un modulo de programación.Las programaciones gestual y textual, controlan diversos aspectos del funcionamiento del manipulador:

- Control de la velocidad y la aceleración.- Saltos de programa condicionales.- Temporizaciones y pausas.- Edición, modificación, depuración y ampliación de programas.- Funciones de seguridad.- Funciones de sincronización con otras maquinas.- Uso de lenguajes específicos de Robótica.

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Tipos de configuraciones morfológicas

La estructura del manipulador y la relación entre sus elementos proporcionan una configuración mecánica, que da origen al establecimiento de los parámetros que hay que conocer para definir la posición y orientación del elemento terminal. Fundamentalmente, existen cuatro estructuras clásicas en los manipuladores, que se relacionan con los correspondientes modelos de coordenadas en el espacio y que se citan a continuación: cartesianas, cilíndricas, esféricas, angulares. Así, el brazo del manipulador puede presentar cuatro configuraciones clásicas:

cartesiana cilíndrica esférica de brazo articulado ,

 y una no clásica:

SCARA (Selective Compliance Assembly Robot Arm).

El empleo de diferentes combinaciones de articulaciones en un robot, da lugar a diferentes configuraciones, con características a tener en cuenta tanto en el diseño y construcción del robot como en su aplicación. Las combinaciones más frecuentes son con tres articulaciones, que son las más importantes a la hora de posicionar su extremo en un punto en el espacio. A continuación se presentan las características principales de las configuraciones del brazo manipulador.

Cartesiana/rectilínea

-El posicionando se hace en el espacio de trabajo con las articulaciones prismáticas. Esta configuración se usa bien cuando un espacio de trabajo es grande y debe cubrirse, o cuando la exactitud consiste en la espera del robot. Posee tres movimientos lineales, es decir, tiene tres grados de libertad, los cuales corresponden a los movimientos localizados en los ejes X, Y y Z.

Los movimientos que realiza este robot entre un punto y otro son con base en interpolaciones lineales. Interpolación, en este caso, significa el tipo de trayectoria que realiza el manipulador cuando se desplaza entre un punto y otro. A la trayectoria realizada en línea recta se le conoce como interpolación lineal y a la trayectoria hecha de acuerdo con el tipo de movimientos que tienen sus articulaciones se le llama interpolación por articulación. 

Cilíndrica:

El robot tiene un movimiento de rotación sobre una base, una articulación prismática para la altura, y una prismática para el radio. Este robot ajusta bien a

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los espacios de trabajo redondos. Puede realizar dos movimientos lineales y uno rotacional, o sea, que presenta tres grados de libertad.

Esférica/polar

Dos juntas de rotación y una prismática permiten al robot apuntar en muchas direcciones, y extender la mano a un poco de distancia radial. Los movimientos son: rotacional, angular y lineal. Este robot utiliza la interpolación por articulación para moverse en sus dos primeras articulaciones y la interpolación lineal para la extensión y retracción.

Brazo articulado/articulación esférica/articulación coordinada/rotación/angular

El robot usa 3 juntas de rotación para posicionarse. Generalmente, el volumen de trabajo es esférico. Estos tipos de robot se parecen al brazo humano, con una cintura, el hombro, el codo, la muñeca. Presenta una articulación con movimiento rotacional y dos angulares. Aunque el brazo articulado puede realizar el movimiento llamado interpolación lineal (para lo cual requiere mover simultáneamente dos o tres de sus articulaciones), el movimiento natural es el de interpolación por articulación, tanto rotacional como angular.

Scara

Similar al de configuración cilíndrica, pero el radio y la rotación se obtiene por uno o dos eslabones. Este brazo puede realizar movimientos horizontales de mayor alcance debido a sus dos articulaciones rotacionales. El robot de configuración SCARA también puede hacer un movimiento lineal (mediante su tercera articulación).

GRADOS DE LIBERTAD:

Para definir la posición de orientación de un objeto en general en un espacio tridimensional (3D) son necesarios y suficientes seis parámetros. La posición del objeto puede definirse en coordenadas cartesianas (x, y, z) en relación con un punto de referencia fijado. También son alternativas a esto definir la posición en coordenadas cilíndricas o esféricas. Utilizando las coordenadas cartesianas la orientación puede definirse por una secuencia de tres rotaciones alrededor de los ejes x, y, z. Si se usan los mismos términos que para un barco o un avión las rotaciones corresponden al, balanceo, inclinación guiñada. La orientación puede también definirse por los ángulos de Euler (Si se fija a un objeto un sistema de coordenadas rectangulares su orientación puede expresarse como una sucesión de giros alrededor de cada eje. Si el objeto se gira primero alrededor del eje “z” en un ángulo “”, luego alrededor del eje y (girado) en un ángulo “” y luego de nuevo alrededor de eje “z” (girado) en un ángulo “”, su orientación puede describirse por el juego de ángulos de Euler (. Un robot por lo tanto necesita seis grados de libertad si se ha de desplazar el efector terminal a cualquier posición de orientación arbitraria. Si hay menos de

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seis grados de libertad la serie de posiciones y orientaciones alcanzables será limitada.

Coordenadas Cartesianas

Un punto definido en el plano estará definido por las componentes x e y, por ejemplo el punto (a,b) se ubica a una distancia a medida desde el origen en el eje de las x (horizontal) y a una altura b medida desde el origen en el eje y (vertical). En el caso de las coordenadas en tres dimensiones el punto se definirá con las componentes (x,y,z), es decir, solamente se agrega un dato más (z) para indicar la posición a lo largo del eje z (perpendicular al eje x y).

Coordenadas Polares y Cilíndricas

El sistema de coordenadas polares es un sistema de coordenadas bidimensional en el cual cada punto (posición) en el plano viene determinado por un ángulo y una distancia. El sistema de coordenadas polares resulta especialmente útil en situaciones donde la relación entre dos puntos es más fácil de expresar en términos de ángulos y distancias, mientras que en el sistema de coordenadas cartesianas o rectangulares estas mismas relaciones deben ser expresadas mediante fórmulas trigonométricas.

Coordenadas esféricas

El sistema de coordenadas esféricas se basa en la misma idea que las coordenadas polares y se utiliza para determinar la posición espacial de un punto mediante una distancia y dos ángulos.

En consecuencia, un punto P queda representado por un conjunto de tres magnitudes: el radio r, el ángulo polar o colatitud θ y el azimuth φ.

Ángulos de Euler

Los ángulos de Euler constituyen un conjunto de tres coordenadas angulares que sirven para especificar la orientación de un sistema de referencia de ejes ortogonales, normalmente móvil, respecto a otro sistema de referencia de ejes ortogonales normalmente fijos.

Fueron introducidos por Leonhard Euler en mecánica del sólido rígido para describir la orientación de un sistema de referencia solidario con un sólido rígido en movimiento.

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MOVILIDAD:

Normalmente los robots están construidos a partir de una serie de eslabones rígidos conectados por juntas o articulaciones. El tipo correcto de articulación define como puede moverse un eslabón en relación al otro. Sin embargo hay alternativas al enfoque de las series eslabón - articulación – eslabón.

ARTICULACIONES:

Son comunes dos tipos de articulaciones: la prismática y la giratoria. Una junta prismática, también conocida como junta deslizante, posibilita a un eslabón deslizarse en línea recta sobre otro. Una junta giratoria, si consideramos el caso de un grado de libertad, toma la forma de una bisagra entre un eslabón y el próximo. Dos o más articulaciones de éstas puede combinarse estrechamente.

ESLABONES:

Con objeto de lograr la respuesta más rápida posible para un movimiento dado y un sistema de accionamiento, los eslabones que forman las estructura deben de mantenerse lo más ligeros posibles. Los eslabones deben también tan rígidos como sea posible. En la práctica hay que considerar muchos otros factores tales como el coste, las necesidades para alojar los accionadores, árboles de transmisión y cajas de engranaje, el comportamiento vibracional, el comportamiento no elástico tal como el pandeo y la necesidad de alcanzar un espacio de trabajo determinado.

Motor eléctrico

Un motor eléctrico es una máquina eléctrica que transforma energía eléctrica en energía mecánica por medio de interacciones electromagnéticas. Algunos de los motores eléctricos son reversibles, es decir, pueden transformar energía mecánica en energía eléctrica funcionando como generadores. Son ampliamente utilizados en instalaciones industriales, comerciales y de particulares.

Motor de corriente continúa

El motor de corriente continua es una máquina que convierte la energía eléctrica en mecánica, principalmente mediante el movimiento rotatorio. En la actualidad existen nuevas aplicaciones con motores eléctricos que no producen movimiento rotatorio, sino que con algunas modificaciones, ejercen tracción sobre un riel. Estos motores se conocen como motores lineales. Esta máquina de corriente continua es una de las más versátiles en la industria.

Un motor de corriente continua de imán permanente.

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Comprende: un estator de imán permanente que incluye al menos un imán permanente; un rotor que incluye un eje de rotor, un núcleo de armadura montado sobre el eje y que tiene una pluralidad de polos, un devanado de armadura bobinado alrededor de los polos, y un conmutador montado en el eje adyacente a un extremo del núcleo de armadura y conectado a los alambres conductores del devanado de la armadura, estando el rotor soportado por cojinetes y situado enfrente del estator; y un detector de velocidad que comprende una bobina de material conductor; caracterizado porque la bobina es un depósito de tinta conductora formada sobre la superficie del imán y situada en el hueco de aire entre el imán y el núcleo de la armadura.

Motor paso a paso

El motor de paso a paso es un dispositivo electromecánico que convierte una serie de impulsos eléctricos en desplazamientos angulares discretos, lo que significa es que es capaz de avanzar una serie de grados (paso) dependiendo de sus entradas de control. El motor paso a paso se comporta de la misma manera que un convertidor digital-analógico y puede ser gobernado por impulsos procedentes de sistemas lógicos. Este motor presenta las ventajas de tener alta precisión y repetitividad en cuanto al posicionamiento Existen 3 tipos fundamentales de motores paso a paso: el motor de reluctancia variable, el motor de magnetización permanente, y el motor paso a paso híbrido.

Motor de corriente alterna

Se denomina motor de corriente alterna a aquellos motores eléctricos que funcionan con corriente alterna.

Válvula de control.

La válvula automática de control generalmente constituye el último elemento en un lazo de control instalado en la línea de proceso y se comporta como un orificio cuya sección de paso varia continuamente con la finalidad de controlar un caudal en una forma determinada.

Suministros hidráulicos.

Son todos los elementos o componentes que se necesitan para elaborar algún objeto hidráulico como mangueras, acoples, etc.

ESTRUCTURAS DE ROBOTS:

Robots móviles: Tienen por definición algún medio de desplazarse tal como ruedas u orugas. Sin embargo, se considera mas a un robot de base fija con las

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características adicionales de ser capaces de desplazar la base. Tales medios incluyen vehículos de oruga y la locomoción bípeda y multípoda. La movilidad permite al robot desplazarse de uno a otro lugar de trabajo o trasladar objetos a distancias largas sin necesidad de un sistema de transporte especial. En definitiva los robots de base fija convencionales se han montado sobre raíles elevados para darles mayor movilidad, (normalmente en una sola dirección).

Robots cartesianos (de coordenadas rectangulares): Las primeras tres articulaciones son del tipo prismático proporcionando un espacio de trabajo en forma de caja. Hay tres ejes de las juntas que son ortogonales situado a lo largo de ejes x, y, z de un sistema de coordenadas cartesianas. Las posiciones de las articulaciones son por lo tanto idénticas a las coordenadas de la posición del efector final, haciendo que este robot sea de los más sencillos de controlar.

Robots giratorios: Todas las articulaciones son de tipo giratorio. Se le denomina antropomórfico debido a las similitudes entre su estructura y el brazo humano. Estos robots tienen un gran espacio de trabajo y son muy populares, pero su control es mucho más complejo que el robot cartesiano, debido a su análisis dinamico.

Robots mezclados giratorios- prismáticos: La característica principal es el uso de dos o tres articulaciones giratorias con ejes verticales. La complejidad de su manejo se sitúa entre la del robot cartesiano y el robot completamente giratorio.

Robots distribuidos: En lugar de utilizar un robot rápido con seis grados de libertad para realizar una tarea complicada, puede ser más económico dividir la tarea en una serie de operaciones llevadas a cabo en paralelo por robots más sencillos y baratos. Incluso algunos dispositivos pueden tener un solo grado de libertad.

Robots en paralelo: Estos, tienen los eslabones dispuestos en paralelo en lugar de en serie. Normalmente tienen un espacio de trabajo pequeño, pero sus errores de posicionamiento ya no son acumulativos como en un robot de eslabones en serie. La principal desventaja de los mecanismos puramente paralelos es su limitado campo de movimiento giratorio.

Robots de eslabones flexibles: Todos los eslabones de los robots se flexionarán en algún grado bajo cargas estáticas o dinámicas. La aplicación más corriente de eslabones deliberadamente flexibles se encuentran en el diseño de dedos de agarre.

ANÁLISIS CINEMÁTICA:

Es necesario conocer la localización y orientación del efector terminal dados los estados de todas las articulaciones, esto se conoce como el problema de cinemática directa. El problema de cinemática inverso es encontrar los estados de todas las articulaciones para una localización y orientación dadas del efector

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terminal. En el anterior estado significa la posición angular de una articulación giratoria o el desplazamiento de una articulación prismática.

SISTEMAS DE COORDENADAS Y TRANSFORMACIONES:

Se puede describir la posición de cualquier punto en el espacio con respecto a algún sistema de coordenadas arbitrario fijo. Si el sistema de coordenadas se fija a una línea horizontal o bien al suelo las coordenadas de este punto en este sistema se dicen que están definidas en coordenadas universales. Por conveniencia es corriente fijar este sistema de coordenadas a la base del robot.

También esta el sistema “efector terminal”. Para un juego de ángulos de articulación dado, se relacionarán los sistemas de coordenadas universales y del efector terminal, un punto descrito en un sistema puede transformarse a una descripción en el otro sistema. Situemos un punto localizado en las coordenadas (Xo, Yo, Zo) en el sistema base (coordenadas universales). Aunque es mas conveniente utilizar una notación vectorial de manera que describiremos la localización de Q por el vector qo =[Xo, Yo, Yo] en coordenadas universales. En forma similar, Q puede describirse por el vector q1=[X1, Y1, Z1] en el sistema de coordenadas del efector terminal.

MATRICES HOMOGENEAS:

Se utilizara mediante una serie de formulas que se obtiene generalizando los vectores qo y q1 y la matriz B para dar:

vo = Ao1v1

en la que

vo = [qo/1] v1 = [q1/1] y Ao1 = [B/ooo | p/1]

La ventaja de esta forma reside en que la traslación y rotaciones se combinan en una sola matriz Ao1, la matriz de transformación homogénea relacionando el sistema 1 al sistema 0. Esta forma fue propuesta originalmente para los mecanismos por Denavit y Hartenberg (1955) pero solamente se popularizó siguiendo el trabajo de Paul (1981).

Si la matriz Ao1 es inversible, su inversa Ao1 ^-1 puede utilizarse para premultiplicar ambos lados de la ecuación, con el objeto que pueda encontrarse v1 a partir de un vo dado.

Se fijara el sistema de coordenadas rectangulares 0 a la base del robot, el sistema 1 al extremo final del eslabón 1, el sistema 2 al extremo final del eslabón 2, etc.. Tendremos.

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vo = A01 v1, v1 = A12 v2, v2 = A23 v3

v3 = A34 v4, v4 = A45 v5, v5 = A56 v 6

luego

v0 = A01 A12 A23 A34 A45 A56 v6

Por lo tanto calculando las matrices A para cada par del sistema fijados a los eslabones adyacentes puede calcularse la matriz de transformación total como:

T = A01 A12 A23 A34 A45 A56

TRANSFORMACIONES DE LAS ARTICULACIONES:

El paso siguiente es determinar la matriz A para un par completo de eslabones y un estado determinado de la articulación (rotación o traslación).

La matriz A para una articulación giratoria se define como:

[ cos ði -cos ði senði sen ð sen ði ði cos ði ]

[ sen ði cos ði cosði -sen ði cos ði ði sen ði ]

Ai -1,i = [ 0 sen ði cosði di ]

[ 0 0 0 1 ]

y para una articulación prismática la matriz A resulta:

[ cos ði -cos ði senði sen ð sen ði 0 ]

[ sen ði cos ði cosði -sen ði cos ði 0 ]

Ai -1,i = [ 0 sen ði cos ði di ]

[ 0 0 0 1 ]

Ahora puede llevarse a cabo una análisis cinemático total para un robot completo. Se deducen las matrices de transformación para cada articulación y se toma su producto para dar la matriz de transformación total como se ha bosquejado en la ecuación.

ACCIONADORES Y SENSORES:

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Se pueden describir los principios básicos de los accionadores neumáticos, hidráulicos y eléctricos con especial atención a aquellos aspectos que pueden limitar el funcionamiento de un robot.

ACCIONADORES HIDRÁULICOS:

Los sistemas de accionamiento hidráulico comprenden el accionador en sí mismo, que puede proporcionar movimiento lineal o rotatorio, las valvulas que controlan el flujo del fluido hidráulico y el suministro que proporciona una fuente de fluido a alta presión.

LOS ACCIONADORES:

Son de uso corriente tanto los tipos de simple efecto como los de doble efecto. También se encuentran formas rotativas. En los accionadores de simple efecto debe de haber siempre una fuerza externa positiva F aplicada para hacer retornar el émbolo después de la extensión.

SUMINISTROS HIDRÁULICOS:

Normalmente la fuente de potencia es un motor hidráulico de velocidad constante impulsando un abomba hidráulica. El aceite a elevada presión se almacena en un deposito también conocido como acumulador y de allí conocido a las válvulas de control. Los problemas es más probable que surjan cuando todas las articulaciones son repentina y simultánemente comandadas a funcionar a plena velocidad. Si el acumulador es demasiado pequeño o el motor eléctrico tiene una potencia inadecuada el suministro no puede abastecer energía a razón de la perdida por el controlador. Cae la presión de aceite produciendo una respuesta lenta.

CONTROL DE TAREA:

Para seguir el siguiente aspecto admitiremos que disponemos de un robot que puede ser comandado para moverse a determinadas posiciones y a lo largo de determinadas trayectorias. Se han conjuntado todos los componentes del hardware y software necesarios y que no es necesario sensar el entorno exterior. Sin embargo deben de proporcionarse algunos medios de programar el robot para realizar la serie de movimientos requerida.

ENSEÑANZA O PROGRAMACIÓN POR GUIADO (ENSEÑANZA POR DEMOSTRACIÓN):

Esta es la forma más sencilla de programar o enseñar a un robot. El robot es guiado manualmente a través de una serie de puntos que representan la tarea. El operador indica al controlador del robot cuándo debe ser recordado un punto. La serie de puntos recordados en la forma de posiciones de articulación forma el

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programa almacenado en la memoria del controlador. La ejecución del programa consiste en el movimiento del robot a cada punto almacenado sucesivamente.

El guiado del robot durante la enseñanza se efectúa a menudo por medio de una caja de enseñanza o botonera de enseñanza. La caja de enseñanza del robot Adept I, seria, la caja se conecta al armario de control mediante un cordón umbilical, y contiene todas las funciones necesarias para mover el robot alrededor de una célula. El pulsado a mano de las teclas de la caja hace que se envíen señales al controlador que de nuevo activa a la articulación o serie de articulaciones concretas. Cuando el robot alcanza una posición deseada, la localización se almacena pulsando otra tecla.

En algunos robots especialmente en los utilizados para pintura por proyección, el operador mueve el brazo contrapesado del robot a lo largo de la trayectoria deseada. Las coordenadas a lo largo de la trayectoria pueden almacenarse automáticamente.

Algunos robots permiten que los movimientos sean comandados en uno o varios sistemas de coordenadas, típicamente en modo de articulación y modo universal, pero a veces, adicionalmente, en modo de herramienta. El modo de articulaciones permite moverse las articulaciones individualmente. El modo universal permite especificar los movimientos en coordenadas cartesianas y corrientemente en ángulos de balanceo, inclinación y guiñada. El modo de herramienta permite a los movimientos emprenderse con respecto a un sistema de coordenadas fijado al efector terminal. Esta última facilidad es especialmente útil en problemas de “ clavija en agujero” cuando el agujero no está alienado con ninguno de los sistemas de coordenadas universales o de articulación.

En la mayoría de los robots existentes la enseñanza por guiado es la única manera de especificar la tarea. En robots más avanzados la descripción de la tarea principal se introduce en el controlador como un programa de ordenador, sin embargo en este caso distintas posiciones de referencia dentro de la célula de trabajo, pueden no ser conocidas de antemano con la precisión necesaria. Estas posiciones pueden tratarse en el programa como variables. Sus valores pueden ser luego colocados.

PROGRAMACIÓN OFFLINE (nivel de manipulación):

La enseñanza por guiado define la tarea en términos de una serie de puntos geométricos a través de los cuales debe de pasar el efector terminal. Con la programación offline la tarea se define por un programa de ordenador que comprende una secuencia de órdenes a obedecer por el robot. Los puntos pueden definirse como variables permitiendo separar la información geométrica de la descripción de la tarea.

La programación a nivel de manipulador, llamada así porque la descripción de la tarea se define en términos del movimientos del robot. La programación a nivel de

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objeto define la tarea en términos de lo que debe hacerse con los distintos objetos en el espacio de trabajo. La programación de nivel de objetivo describe el resultado deseado de la tarea. Estos últimos niveles están a un nivel mas alto que el nivel de manipulador y son aún sujeto de investigación.

REQUERIMIENTOS DEL LENGUAJE:

Un buen lenguaje de programación del robot debe de tener todos los tipos de datos y constructos estructurales necesarios para la descripción y ejecución de la tarea. No deberá tener suficientes características superfluas. Por ejemplo es confuso para el lector de un programa si hay demasiados comandos que dan casi el mismo resultado. Las características más fundamentales de cualquier programa de ordenador son: primeramente que el programa realice la función prevista y en segundo lugar que el programa sea fácil de comprender y modificar por persona diferente del programador original. Los programas escritos con claridad y teniendo en mente la mantenibilidad es también mas probable que funcionen. Otro factor que también es importante es la eficacia del código, aunque la velocidad de ejecución del programa es probablemente mucho más rápida que la velocidad mecánica del robot. La transportabilidad será mucho más importante ene futuro. Sería deseable si una descripción de tarea hubiese de ejecutarse sobre robots diferentes con el mismo resultado. Sin embargo, probablemente esto será mejor hacerlo en programación a nivel objeto y objetivo. Puesto que las estructuras cinemáticas y los espacios de trabajo de robots diferentes pueden ser muy distintos, un programa a nivel de manipulador escrito para un robot puede ser muy bien inadecuado para otro.

No existe un lenguaje normalizado utilizado para la programación a nivel del manipulador. Algunos fabricantes de robots proporcionan su propio lenguaje con la compra del robot, un ejemplo es el lenguaje VAL (Unimation, Inc, 1985) suministrado con varios robots de la Unimation, otro es el ALM (Taylor, R.H et al, 1983) utolizado con el robot IBM 7565. Bonner y Shin dan un estudio comparativo de tales lenguajes. Otra opción es utilizar un lenguaje existente de uso general, tales como el Pascal o el Forth, como base al lenguaje del nivel del manipulador. Se suministra un a librería de procedimientos que proporcionan los comandos básicos y la interface con el sistema de control del robot. Este enfoque es adoptado por la Universal Machine Intelligence Ltd con su robot RTX.

Deben proporcionarse desde luego comandos para el control del movimiento. La manera más corriente de hacer esto es disponer de un comando de tipo MOVE, con una serie de argumentos defiendo la posición a la que ha de desplazar el robot. Es útil tener la capacidad de especificar esta posición objetivo en uno o varios sistemas de coordenadas, las más valiosas son las del modo universal y las del modo articulaciones. Corrientemente pueden ser definidos tanto los movimientos absolutos como los relativos (con respecto a la posición actual). El programa se hace más legible y más fácil de mantener si se dan nombres a estas posiciones. Las que son fijas pueden definirse al comienzo del programa. Las que no lo son pueden tratarse como variables ordinarias del programa. Para tales

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variables se utilizan tipos de datos integrales y reales. Para pasar un mensaje se utilizan cadenas de caracteres.

Incluso en los programas que no han de responder a datos sensoriales, son útiles las ramificaciones y los bucles. Un ejemplo es una tarea de paletización en que los componentes se suministran desde un punto fijo y deben colocarse en el palet en un posición o una serie de posiciones regularmente espaciadas. Un metodo de programar

esta tarea es disponer dos bucles variando la posición X en un bucle que es seguido dentro del segundo bucle que varía la posición Y.

En el control del bucle puede implicarse cualquiera de las estructuras corrientes DO-WHILE-REPEAT-UNTIL. Las posiciones reales pueden computarse dentro del bucle, necesitando esto apoyo de las posiciones aritméticas tales como la suma, resta, multiplicación y división.

Otras declaraciones del control del flujo del programa son útiles son de los tipos de ramificación condicional o incondicionales tales como IF- THEN- ELSE- GOTO, el uso de ramificaciones implica algún medio de definir el punto en el programa por el que debe de pasar el control. Pueden utilizarse números como en los lenguajes sencillos similares al BASIC o pueden utilizarse preferentemente etiquetas.

Las características anteriores dan al programador gran flexibilidad. Los argumentos del comando MOVE pueden ser definidos explícitamente en el programa, pueden definirse a través de una fase de enseñanza o deducirse matemáticamente de otras variables, minimizando así el número posiciones a enseñar. Además el programador puede cambiar el uso de variables, con constructos de bucle y ramificación dando un control de flujo de programa muy adaptable.

Con objeto de mejorar la claridad y mantenibilidad del programa, es beneficioso utilizar procedimientos y funciones. Además si estos procedimientos pueden coleccionarse juntos en librerías, estas pueden utilizarse por otros programadores. La existencia de librerías de procedimientos bien escritos, documentados y totalmente depurados pueden mejorar grandemente la productividad del programador y hacer tanto más fácil su tarea.

Los programas bien escritos contienen muchas líneas de comentarios, preferentemente alrededor de tantas líneas de comentario como líneas de codificación de ejecución. Los programas bien escritos también están bien estructurados. Esta es principalmente una función de planeamiento de buen offline de la organización del programa y el uso de un estilo de programación consecuente, dirigido a realizar el programa fácil de comprender, mantener y ampliar. Es bueno hacer notar que el uso de un lenguaje estructurado.

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La primera herramienta esencial es el editor que proporciona los medios de entrar y modificar el programa. Puede utilizarse un editor de línea, como indica su nombre requiere que los programas sean entrados y cambiados sobre una base de línea por línea. Los editores de texto están orientados al texto en lugar de a la línea y permiten comandos más potentes, por ejemplo cambiar una entidad característica en otra todas las veces que esté presente. Los editores de pantalla permiten al programador visualizar partes del texto sobre un a pantalla de VDU mientras se están haciendo los cambios. Un cuadro parpadeante, el cursor, puede utilizarse para indicar en el texto el punto de edición actual.

Una vez el programa se ha entrado en la memoria del ordenador, pueden pedirse distintas utilidades de gestión de la tarea. Estas permiten por ejemplo almacenar los programas como nombre de fichero en un medio de almacenamiento tal como un disco o imprimirse sobre una pantalla VDU o impresora del usuario.

Luego los programas deben de probarse. La simulación offline no es corriente por el momento, la mayoría de los programas de robot actualísimos son relativamente sencillos y requieren la enseñanza online de muchos puntos.

Si la disposición es indisponible o inadecuada, el programa se prueba en vivo sobre el robot. Con seguridad es una buena práctica hacer funcionar el robot a una baja velocidad, sosteniendo el botón de paro de emergencia listo para cualquier movimiento peligroso. El robot, una vez conectado, deberá verse como siendo totalmente impredecible.

Para ejecutar o pasar el programa deben de suministrarse algunos medios. Se llama a una utilidad que lee las declaraciones del programa y las convierte en órdenes internas que se envían al controlador del robot para mover los accionadores de las articulaciones. Se reservan posiciones de memoria internas para las variables concretas utilizadas. Este proceso lo es realizado lo más corrientemente por un intérprete.

La unidad intérprete lee secuencialmente la línea del programa. Comprueba que la sintaxis de la línea sea correcta y si no lo es para la interpretación, con un mensaje de error para al operador. Si la sintaxis es valida realiza la ejecución de las declaraciones de la línea, sean ordenes del movimiento del robot, declaraciones del control del flujo del programa u operaciones aritméticas. El proceso de comprobar la sintaxis y convertir las declaraciones en formas internas puede ser lenta cuando se dispone de un gran número de órdenes y cualificadores. Esto es particularmente así si el formato de comando no esta rígidamente limitado. En programación a nivel de manipulador esto no es corrientemente importante, pues la velocidad de los movimientos mecánicos del robot es a menudo la limitación principal del tiempo de ejecución de la tarea. Un enfoque alternativo es compilar offline el programa de tarea en código interno, que puede luego ejecutarse más rápidamente. Los errores de sintaxis pueden también detectarse en esta etapa. Son también posibles distintos esquemas en los que se combinan los dos enfoques.

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Para ayudar a encontrar defectos en el programa puede utilizarse ayudas de depuración. Hay tres tipos de faltas. La mala programación o mecanografiado pueden traducirse en una línea del programa con una sintaxis inadmisible. Esto se encontraría por el interprete o compilador, como anteriormente. Sin embargo, un error de mecanografiado, o programación, puede dar como resultado por ejemplo, dar un nombre incorrecto para una variable. Si el nombre en sí mismo es valido, el interprete o el compilador no encontrara el error. El error se encontrara solamente cuando se ejecute este trozo de codificación. Este tipo de errores puede se difícil de encontrar y rectificar, especialmente cuando esta parte concreta de codificación se ejecuta infrecuentemente. Debe hacerse resaltar que la validación del programa, seto es, comprobar que el programa describe correctamente la tarea tal como la requiere el programador, debe de ser rigurosa con tal de mantener los errores en un mínimo.

Un tercer tipo de error es el de error de especificación de la tarea. Este es especialmente corriente cuando se utilizan robots sensoriales, ya que el programador puede no haber pensado en todos los problemas que pueden presentarse durante la ejecución de la tarea. Aunque el programa en sí sea correcto, puede no cumplir los objetivos de la tarea completa. Este error se encontrara también durante la ejecución de la tarea.

Con el fin de ayudar al usuario a depurar un programa en el momento de la ejecución, algunos fabricantes de robots proporcionan una capacidad de un solo paso. Cada paso del programa se ejecuta solamente después de que el usuario da un apuntamiento. En programas largos es útil que esta opción pueda ser conectada y desconectada dentro del programa. Algunos fabricantes proporcionan facilidades de pistas mediante las cuales después de una interrupción o un error fatal se le dice al usuario en que línea del programa se ha producido un error. Si el error se produce dentro de un procedimiento la facilidad de pista posterior dará el nombre del procedimiento llamado con el número de línea en que se hizo la llamada. Esto puede repetirse para cada nivel de procedimiento llamando al programa principal en el nivel más alto.

Es fundamental un buen informe de error. El usuario necesita que se diga tan clara y precisa como sea posible la naturaleza del error detectado, si es un simple error de sintaxis en la línea del programa o si se le ha pedido al robot moverse a una posición fuera del espacio del trabajo. No debe de ser necesario tener que recurrir a un manual de programación con objeto de encontrar el significado de un número de código de error concreto.

Finalmente la necesidad de una buena documentación se extiende a los manuales que deben de ser suministrados con el robot. Estos y cualquier documentación offline y las facilidades de ayuda que puedan disponerse deben suministrar un guía introductoria de fácil comprensión, un manual de consulta para el usuario experimentado y ejemplos de trabajo, ilustrativos. Estas indicaciones se aplican no solamente a los manuales de programación, sino también a la documentación del hardware.

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USOS DE LOS ROBOTS:

En 1995 funcionaban unos 700000 robots en el mundo industrializado. Mas de 500000 se empleaban en Japón, unos 120000 en Europa Occidental y unos 60000 en Estados Unidos. Muchas de las aplicaciones del robot corresponden a tareas peligrosas o desagradable para los humanos. En los laboratorios médicos, los robots manejan materiales que conllevan posibles riesgos, como muestras de sangre u orina. En otros casos los robots se emplean en tareas en tareas repetitivas y monótonas en las que el rendimiento de una persona podría disminuir con el tiempo. Los robots pueden realizar estas operaciones repetitivas de alta precisión durante 24 horas al día sin cansarse. Uno de los principales usuarios del robot es la industria del automóvil. La empresa General Motors utiliza apoximadamente 16000 robots para trabajos como soldadura por puntos, pintura, carga de maquinas, transferencias de piezas y montaje. El montaje es una de las aplicaciones industriales de la robótica que más está creciendo. Exige una mayor precisión que la soldadura o la pintura y emplea sistemas de sensores de bajo coste y ordenadores potentes y baratas. Los robots se utilizan por ejemplo en el montaje de aparatos electrónicos, para montar microchips en placas de circuitos.

Las actividades que entrañan gran peligro para las personas, como la localización de barcos hundidos, la búsqueda de depósitos minerales submarinos o la exploración de volcanes activos, son esencialmente apropiados para el robot. Tambien pueden explorar planetas distantes. La sonda espacial no tripulada Galileo, de la NASA, viajó a Júpiter en 1996 y realizó tareas como la detección del contenido químico de la atmósfera joviana.

Ya se emplean a los robots para ayudar a los cirujanos a instalar caderas artificiales, y ciertos robots especializados de altísima precisión pueden ayudar en operaciones quirúrgicas delicadas en los ojos. La investigación en telecirugía emplea robots controlados de forma remota por cirujanos expertos; estos robots podrían algún día efectuar operaciones en campos de batalla distantes.

IMPACTO DE LOS ROBOTS:

Los manipuladores robóticos crean productos manufacturados de mayor calidad y menor coste. Sin embargo, también pueden provocar la pérdida de empleos no cualificados, especialmente en cadenas de montaje industriales. Aunque crean trabajos en los sectores de soporte lógico y desarrollo de sensores, en la instalación y mantenimiento de robots y en la conversión de fábricas antiguas y el diseño de fábricas nuevas, estos nuevos empleos exigen mayores niveles de capacidad y formación. Las sociedades orientales hacia la tecnología deben enfrentarse a la tarea de volver a formar los trabajadores que pierden su empleo debido a la automatización y enseñarles nuevas capacidades para que puedan tener un puesto de trabajo en las industrias del siglo XXI.

TECNOLOGÍAS DEL FUTURO:

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Las maquinas automatizadas ayudarán cada vez más a los humanos en la fabricación de nuevos productos, el mantenimiento de las infraestructuras y el cuidado de hogares y empresas. Los robots podrán fabricar nuevas autopista, construir estructuras de acero para edificios, limpiar construcciones subterráneas o cortar el césped. Ya existen prototipos que realizan esas tareas.

Una tendencia importante es el desarrollo de sistemas microelectromecánicos, cuyo tamaño va desde centímetros a milímetros. Estos robots minúsculos podrían emplearse para avanzar por vasos sanguíneos con el fin de suministrar medicamentos o eliminar bloqueos arteriales. También podrían trabajar en el interior de grandes máquinas para diagnosticar con antelación posibles problemas mecánicos.

Puede que los cambios más espectaculares en los robots del futuro provengan de su capacidad de razonamiento cada vez mayor. El campo de la inteligencia artificial está pasando rápidamente de los laboratorios universitarios a la aplicación práctica de la industria, y se están desarrollando maquinas capaces de realizar tareas cognitivas como la planificación estratégica o el aprendizaje por experiencia. El diagnóstico de fallos en aviones o satélites, el mando de un campo de batalla o el control de grandes fábricas correrán cada vez más a cargo de ordenadores inteligentes.

Tres leyes de la robótica

De Wikipedia

En ciencia ficción las tres leyes de la robótica son un conjunto de normas escritas por Isaac Asimov, que la mayoría de los robots de sus novelas y cuentos están diseñados para cumplir. En ese universo, las leyes son "formulaciones matemáticas impresas en los senderos positrónicos del cerebro" de los robots (lo que hoy llamaríamos ROM). Aparecidas por primera vez en el relato Runaround (1942), establecen lo siguiente:

1. Un robot no debe dañar a un ser humano o, por su inacción, dejar que un ser humano sufra daño.

2. Un robot debe obedecer las órdenes que le son dadas por un ser humano, excepto si estas órdenes entran en conflicto con la Primera Ley.

3. Un robot debe proteger su propia existencia, hasta donde esta protección no entre en conflicto con la Primera o la Segunda Ley.

Esta redacción de las leyes es la forma convencional en la que los humanos de las historias las enuncian; su forma real sería la de una serie de instrucciones equivalentes y mucho más complejas en el cerebro del robot.

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Asimov atribuye las tres Leyes a John W. Campbell, que las habría redactado durante una conversación sostenida el 23 de diciembre de 1940. Sin embargo, Campbell sostiene que Asimov ya las tenía pensadas, y que simplemente las expresaron entre los dos de una manera más formal.

Las 3 leyes aparecen en un gran número de historias de Asimov, ya que aparecen en toda su serie de los robots, así como en varias historias relacionadas, y la serie de novelas protagonizadas por Lucky Starr. También han sido utilizadas por otros autores cuando han trabajado en el universo de ficción de Asimov, y son frecuentes las referencias a ellas en otras obras, tanto de ciencia ficción como de otros géneros.

Propósito

Estas leyes surgen como medida de protección para los seres humanos. Según el propio Asimov, la concepción de las leyes de la robótica quería contrarrestar un supuesto "complejo de Frankenstein", es decir, un temor que el ser humano desarrollaría frente a unas máquinas que hipotéticamente pudieran rebelarse y alzarse contra sus creadores. De intentar siquiera desobedecer una de las leyes, el cerebro positrónico del robot resultaría dañado irreversiblemente y el robot moriría. A un primer nivel no presenta ningún problema dotar a los robots con tales leyes, a fin de cuentas, son máquinas creadas por el hombre para su servicio. La complejidad reside en que el robot pueda distinguir cuáles son todas las situaciones que abarcan las tres leyes, o sea poder deducirlas en el momento. Por ejemplo saber en determinada situación si una persona está corriendo daño o no, y deducir cuál es la fuente del daño.

Las tres leyes de la robótica representan el código moral del robot. Un robot va a actuar siempre bajo los imperativos de sus tres leyes. Para todos los efectos, un robot se comportará como un ser moralmente correcto. Sin embargo, es lícito preguntar: ¿Es posible que un robot viole alguna de sus tres leyes? ¿Es posible que un robot "dañe" a un ser humano? La mayor parte de las historias de robots de Asimov se basan en situaciones en las que a pesar de las tres leyes, podríamos responder a las anteriores preguntas con un "sí".

Asimov crea un universo en el que los robots son parte fundamental a lo largo de diez mil años de historia humana, y siguen teniendo un papel determinante por diez mil años más. Es lógico pensar que el nivel de desarrollo de los robots variaría con el tiempo, incrementándose su nivel de complejidad cada vez más.

Historia de las tres leyes de la robótica

Los primeros robots construidos en la Tierra (vistos, por ejemplo, en Yo, Robot) eran modelos poco avanzados. Era una época en donde la robopsicología no estaba aún desarrollada. Estos robots podían ser enfrentados a situaciones en las cuales se vieran en un conflicto con sus leyes. Una de las situaciones más sencillas se da cuando un robot debe dañar a un ser humano para evitar que dos

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o más sufran daño. Aquí los robots decidían en función de un criterio exclusivamente cuantitativo, quedando luego inutilizados, al verse forzados a violar la primera ley.

Posteriores desarrollos en la robótica, permitieron la construcción de circuitos más complejos, con una mayor capacidad de autorreflexión. Una peculiaridad de los robots es que pueden llegar a redefinir su concepto de "daño" según sus experiencias, y determinar niveles de éste. Su valoración de los seres humanos también puede ser determinada por el ambiente. Es así que un robot puede llegar a dañar a un ser humano por proteger a otro que considere de más valía (su amo, por ejemplo). También podría darse el caso de que un robot dañara físicamente a un ser humano para evitar que otro sea dañado psicológicamente, pues llega a ser una tendencia el considerar los daños psicológicos más graves que los físicos. Estas situaciones nunca se hubieran dado en robots más antiguos. Asimov plantea en sus historias de robots las más diversas situaciones, siempre considerando las posibilidades lógicas que podrían llevar a los robots a tales situaciones.

Una cuarta ley

Uno puede llegar a encariñarse con los robots de Asimov, él que nos muestra en sus historias robots cada vez más "humanos". En El hombre bicentenario, Asimov nos narra la historia de Andrew Martin, nacido robot, y que lucha durante toda su vida para ser reconocido como un ser humano. Están también R. Daneel Olivaw y R. Giskard Reventlov, que tienen un papel fundamental en la segunda expansión de los seres humanos y la consiguiente fundación del imperio galáctico. Siendo los robots más complejos jamás creados, fueron capaces de desarrollar la ley cero de la robótica ("Zero law", en inglés) como corolario filosófico de la primera:

Un robot no puede hacer daño a la Humanidad o, por inacción, permitir que la Humanidad sufra daño.

R. Giskard murió en Robots e Imperio, tras verse obligado a dañar a un ser humano en virtud de la ley cero. El problema fundamental con esta ley es definir "Humanidad", así como determinar qué supone un "daño" para la Humanidad. R. Daneel logró asimilarla gracias al sacrificio de Giskard, convirtiéndose desde entonces en el protector en la sombra de la Humanidad. Daneel, bajo distintas identidades, se convierte en uno de los personajes más importantes del ciclo de Trántor (formado por los cuentos y novelas de robots, las novelas del imperio, y la saga de las fundaciones: 17 libros) siendo además un elemento clave en su continuidad para conseguir mayor esfuerzo.

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