Descubre cómo funciona un robot desde su tecnología hasta aplicaciones y ejemplos
Un androide es una entidad artificial que se maneja a través de un software específico. Los elementos que conforman el robot se dividen en dos grandes categorías: los dispositivos físicos y el programa informático.
Qué es un robot
Al mencionar la palabra "robot", normalmente lo asociamos con máquinas físicas dotadas de hardware y software. Sin embargo, en la actualidad, este término también abarca a los agentes virtuales y sistemas de software, como los chatbots o bots, y a los sistemas robóticos de automatización de procesos (RPA). Estos últimos son máquinas programables sin la parte física.
El origen de esta palabra se remonta al escritor checo Karel Čapek, quien la utilizó por primera vez en su obra "RUR" en 1920. Su hermano Josef le sugirió usar la palabra "robot" para referirse a un robot imaginario que aparecía en la obra. Este término proviene de la palabra checa "robota", que significa literalmente "trabajo esclavo". Originalmente se refería a un tipo de trabajo que los sirvientes ofrecían a sus amos durante un periodo determinado, y no se relacionaba con trabajo forzoso o pesado.
Un robot puede ser autónomo o semiautónomo, dependiendo de sus capacidades y funcionalidades. Puede actuar y moverse de forma independiente, posee un sistema de control interno y puede soportar otros sistemas y personas. Además, puede ser semiautónomo mediante un sistema de control remoto.
Definición de robots
En ocasiones, es un reto establecer una única definición precisa de lo que es un robot y afirmar con seguridad sus características, probablemente debido a la complejidad en su creación, funcionamiento y aplicación, que involucran diversas disciplinas. Para llevar a cabo una automatización, se requiere tener habilidades en áreas como la mecánica, electrónica e informática, que hoy en día se unen en la rama conocida como ingeniería mecatrónica.
Sin embargo, para poder emplearlos en entornos cada vez más complejos y dotados de capacidades y funciones más avanzadas (como autonomía, aprendizaje automático, toma de decisiones y ejecución de tareas, entre otras), es imprescindible ampliar el conocimiento también en inteligencia artificial y materias relacionadas.
A continuación, intentaremos presentar algunas definiciones que, aunque distintas entre sí, cada una posee ciertos aspectos particulares que pueden contribuir a definir de manera más o menos extensa lo que es un robot.
De acuerdo con la definición más frecuente en los diccionarios, los robots son estructuras mecanizadas y electrónicas versátiles, capaces de adaptarse a diferentes situaciones y ejecutar diversas labores básicas, que representan de alguna forma la personificación tangible y significativa de un antiguo anhelo humano. A través de ellos, el ser humano puede delegar la realización de labores repetitivas, agotadoras o peligrosas, que demandan rapidez en el desplazamiento, gran precisión en la ubicación y repetición en la ejecución.
La estructura y características de los robots descubre su funcionamiento
Los sistemas automatizados son cada vez más complejos y su clasificación por generación (primera, segunda y tercera) o por su grado de autonomía, resulta insuficiente.
Para comprender los modelos y tipos de automatizaciones presentes en la actualidad (y los venideros en el campo de la robótica), es imprescindible conocer la estructura de los robots y sus características principales. Por lo general, constan de cuatro "unidades de función", es decir, se consideran sistemas complicados que cuentan con distintos "órganos de acción" (elementos mecánicos, sensores, dispositivos de control, órganos de administración y cálculo).
Antes de abordar cada una de estas unidades, conviene recordar la definición de robótica brindada por el Instituto Robótico de América (RIA): "un robot es un manipulador multifuncional y reprogramable, ideado para desplazar materiales, piezas, instrumentos o dispositivos especializados mediante movimientos programados cambiantes, con el fin de llevar a cabo una variedad de tareas. También es capaz de adquirir información del entorno y moverse de manera inteligente en consecuencia".
Estructura y Diseño Mecánico
La estructura física de un robot define su capacidad y funcionalidad. Al examinar sus componentes físicos, es evidente que los robots integran una variedad de materiales y piezas diseñadas para cumplir tareas específicas. Entre estos materiales, se encuentran metales como aluminio y acero, plásticos de alta resistencia, y en algunos casos, compuestos avanzados que brindan ligereza y durabilidad. Las partes principales de su estructura suelen incluir articulaciones que imitan movimientos humanos o de animales, así como chasis o esqueletos que funcionan como soporte central.El diseño y la adaptabilidad de un robot están estrechamente relacionados con su propósito. Por ejemplo, aquellos destinados a trabajar en líneas de ensamblaje suelen tener una estructura más robusta y brazos mecánicos especializados en tareas repetitivas y precisas. Por otro lado, los robots diseñados para explorar entornos hostiles, como los utilizados en misiones espaciales o en el fondo del mar, presentan diseños adaptados a condiciones extremas, como resistencia a altas presiones o temperaturas.
Además, se compone de una variedad de materiales y componentes que le permiten cumplir con tareas específicas de manera eficiente. Cada diseño es único y adaptado a las necesidades del robot en su entorno de trabajo.
Sistemas de Control
El "cerebro" de un robot: los sistemas de control
Los sistemas de control son esenciales en el funcionamiento de un robot. Se encargan de coordinar y gestionar todas sus funciones, actuando como su "cerebro". Estos sistemas se basan en microprocesadores y computadoras, que funcionan como centro de procesamiento de datos y toma de decisiones.
Los microprocesadores son la esencia de los sistemas de control en un robot. Son responsables de ejecutar las instrucciones proporcionadas por el software del robot, de manera similar a como funciona el cerebro humano al procesar información y tomar decisiones en tiempo real.
Por otro lado, la computadora en un robot, equipada con microprocesadores, juega un papel clave en la interpretación de datos sensoriales y el envío de comandos a las diferentes partes del robot. Gracias a esta tecnología, el robot puede reaccionar al entorno y realizar tareas complejas de forma autónoma o semi-autónoma.
Además, el software y la programación son elementos igualmente cruciales en los sistemas de control de un robot. El software, diseñado específicamente para cada aplicación, dicta cómo debe reaccionar el robot ante distintos estímulos y cómo realizar sus tareas. La programación puede variar desde simples secuencias de comandos hasta algoritmos de inteligencia artificial avanzados, dependiendo de la complejidad y el propósito del robot.
Fuente de Energía
Los sistemas de alimentación utilizados en estos dispositivos pueden variar, pero las baterías y la conexión directa a una fuente de energía eléctrica son los métodos más comunes.
Las baterías son la principal fuente de energía portátil y recargable en los robots, siendo los tipos más utilizados los de iones de litio y níquel-metal hidruro. Gracias a su capacidad de almacenamiento y recarga, permiten que los robots lleven a cabo sus diversas funciones.
En entornos industriales, donde la movilidad no es una prioridad, es común utilizar la conexión directa a la electricidad para energizar a los robots. Sin embargo, existen otras fuentes de energía que impulsan a estos dispositivos, como las células solares y los combustibles alternativos.
Las células solares son especialmente útiles en robots destinados a operaciones a largo plazo en exteriores, como los rovers espaciales. Por otro lado, los combustibles alternativos, como el hidrógeno, están ganando terreno en aplicaciones que requieren mayor autonomía y potencia.
