Robótica Asistencial

17-11-2014

Robótica Asistencial Actividad 1” Uso solvente recursos información”

Cuauhtli López Valencia AUTOMATIZACION Y ROBOTICA INDUSTRIAL

INTRODUCCION

A lo largo de los tiempos el hombre en su historia siempre se ha sentido perplejo por máquinas y dispositivos capaces de imitar las actividades y los movimientos de los seres vivos. Los antiguos griegos denominaron a este tipo de herramientas como “autómatos” de esta palabra deriva la versión moderna de “autómata” que se utiliza para denominar una maquina que imita la figura y movimiento de un ser animado. No solo los griegos tenían el conocimiento de lo que eran los autómatas, después de ellos transmitieron su conocimiento a los árabes, que se dieron a la tarea de difundir el conocimiento heredado y magnificarlo aplicándolo a varias tareas de la vida de la realeza como son los alimentadores automáticos de agua para beber y lavarse con los que contaban todas las familias de la realeza en el siglo VII a XV para realizar algunas de sus tareas cotidianas. Después de los árabes el conocimiento también llego a las manos de Alberto Magno (1204-1282) con la creación del Hombre de hierro, otro ejemplo podría ser la cabeza parlante de Roger Bacon (1214-1294). El autómata de la antigüedad más importante por la integridad con la que se conserva es el Gallo que formaba parte del reloj de la torre de la catedral de Estrasburgo que al dar la hora el pequeño animal debía mover las alas y el pico; Estos son solo algunos de los ejemplos de los orígenes más antiguos documentados de la creación de los fundamentos de lo que hoy son los autómatas. La introducción del termino de robot es dado por el escritor checo Karel Capek (1890-1938) cuando en el estreno de su obra en el teatro nacional de Praga su obra Rossum’s Universal Robot, el origen de la palabra que usa en su obra es eslava “robota” con el significado de trabajo realizado de manera obligada o forzada; El termino tuvo tanto impacto en los amantes de la escritura de ciencia ficción que lo han de retomar para implementarlo en nuevas tendencias de catástrofes en las que la humanidad se ve a merced de sus creaciones, tales robot capaces de erradicar a la humanidad. Pero al cabo de unos años sin duda el impulsor más importante del termino para la palabra y el que concretaría la idea de autómata/robot es sin duda el escritor de origen ruso Isaac Asimov (1920-1992) el máximo impulsor con su obra publicada en octubre de 1945 en la revista Galaxy Science Fiction una historia en la que por primera vez enuncio sus tres leyes de la robótica. Como podemos apreciar no existía una integración del todo con el conocimiento heredado de los griegos y la palabra robot hasta los últimos tiempos en los que se fue haciendo referencia a estas máquinas fantásticas capaces de realizar las mismas actividades que el hombre, las cuales han tomado la idea de los autómatas y solo hasta los tiempos de Isaac Asimov estos autómatas son redefinidos como robot, palabra que hasta la fecha se utiliza de forma formal para referirnos a ellos. [1] Aunque el termino robot y el robot como maquina se desarrollan en fases diferentes al final concluyen en un mismo vértice, como máquinas de aplicación funcional, los progenitores de los robots fueron los “tele manipuladores” estos nacen gracias a la aportación del Señor R.C. Goertz del Argonne National Laboratory desarrollando el primer tele manipulador registrado debido a que el buscaba la forma de poder manipular de forma segura y eficiente elementos radiactivos, donde la seguridad del usuario no fuera puesta en juego.

El sistema es relativamente simple consta de dos equipos electromecánicos llamados maestro-esclavos los cuales se encuentran unidos mecánicamente con la diferencia de que están situados en diferentes zonas, el maestro es controlado por el operador directamente en lo que Goertz denomina la zona libre o de operación, que se encuentra en un espacio fuera de riesgo lejos de la radiación; Por otra parte tenemos el esclavo que se encuentra en la zona de seguridad en contacto con los elementos radiactivos este viene a manipularlos directamente mientras el operador observa detrás de un cristal de gran grosor para protegerlo y la conexión entre el esclavo y el maestro le permite sentir las fuerzas actuando en el esclavo y le da cierta realidad a la manipulación del sistema, desde el punto de vista del usuario.[2]

CLASIFICACION DE ROBOTS Hoy en día existen demasiados robots con formas, funciones y características completamente variadas, así que la clasificación de los mismos es considerablemente complicada por lo que se toman factores generales de los robots para encontrar una manera objetiva de clasificarlos como son su morfología, el procedimiento de control que utiliza y a sus aplicaciones. La morfología: Se vienen a dividir básicamente en 3 subcategorías, los manipuladores poli articulados, móviles e híbridos. Manipuladores poli articulados: Manipuladores poli articulados son simplemente brazos que en su estructura simulan la anatomía de un brazo humano y no realmente en estética fijados por lo regular al suelo y están configurados para mover sus elementos terminales además de tener gran movilidad en el hombro, codo y muñeca, tienen una amplia variedad de elementos terminales (pinzas de aprensión, contacto, agarre, herramientas variadas etc.) Móviles: Son robots que constan de ruedas, orugas o extremidades que les permiten desplazarse de acuerdo a la información que reciben a través de sus sistemas de sensores y a su programación. Simulan las características de locomoción para imitar la movilidad de diversos seres vivos. Se utilizan de manera experimental o en la investigación únicamente para definir posteriormente nuevos sistemas de vehículos. Híbridos: Robots de difícil clasificación, cuya estructura consiste en la de combinar alguno de los casos en las anteriores, bien sean por conjunción o por yuxtaposición. La segunda categoría los viene a clasificar por el tipo de control utilizado para el procesado de la señal que hará activar los diferentes actuadores localizados dentro del robot, estos sistemas de control son los siguientes:

Tipo de control a utilizar

No, servo-controlados:

Se caracterizan por solo tener dos posiciones espaciales a las cuales accesar que son el inicio y el fin de carrera de dicha articulación en cuestión, suelen ser muy rápidos y ayudan o permiten cargas mayores que los servo controlados, tienen la desventaja de que solo accedan a pocas posiciones mucha menos que las que puede accesar un equipo servo controlado. Servo-controlados: En estos casos cada elemento articulado cuenta con un sensor de posición, lineal o angular. Donde las señales se envían al sistema de control, que genera la orden de movimiento adecuada para el motor. Pueden ser detenidos en cualquier punto de un ángulo de 360 grados, son los más usados en la industria por su versatilidad y eficiencia en el trabajo cotidiano que se le impone. Servo-controlados punto a punto Son sumamente eficientes y de un costo superior a los servos controlados debido a que requieren de un controlador mucho más complejo que pueda calcular las trayectorias por sí mismo, se les indican las posiciones inicial y final de la trayectoria. El sistema de control calcula la trayectoria necesaria con unos algoritmos diseñados a tal efecto. Son capaces de memorizar posiciones. Aplicación:

De producción industrial: Se usan en los diferentes tipos de procesos industriales que pueda ser requerida su implementación para mejorar los procesos o cuidar al ser humano, pueden ser de manipulación (en fundición, forja, tratamientos térmicos), moldeado, soldado, pintura, mecanizado, montaje, almacenamiento y control de calidad. La clasificación del robot industrial por parte de la Asociación Francesa de Robótica Industrial establece que los robots industriales se vienen a dividir en 4 subgrupos básicos: Robot secuencial Robot de trayectoria controlable Robot adaptativo Robot tele manipulado

De asistencia Se trata de robots que operan autónoma o semiautónomamente para proporcionar servicios útiles a seres humanos o a otros equipamientos, excluyendo operaciones de manufactura. Se pueden clasificar a su vez como robots al servicio humano todos aquellos que influyen en la medicina, seguridad, entretenimiento y servicio al equipamiento como puede ser el caso de mantenimiento, reparaciones, limpieza etc. [3]

Robot asistencial La robótica asistencial es el área de la robótica que se especializa en el diseño y desarrollo de equipos que interactúan directamente con el individuo para su rehabilitación, bien sea por la pérdida de capacidad en la movilidad de sus miembros o bien por la pérdida física de uno más de ellos.

La rehabilitación tradicional ha consistido en reemplazar el miembro anatómico que falta o que esta disminuido. Se trata en definitiva, en ofrecer al discapacitado una prótesis mioeléctrica (combinación de la electrónica y la mecánica, controlada muscularmente); que sustituya al miembro que falta. Además de desarrollar sistemas que interactúan con personas cuadripléjicas para el manejo de su entorno y equipos controlados por el paciente para su locomoción, ofreciendo cierta autonomía en algunas actividades cotidianas. [4] Unas de las principales investigaciones que se están haciendo en este campo con un gran impacto social y sobre todo completamente revolucionario y sobresaliente esta acabo de Alberto Jardón uno de los ingenieros que ha desarrollado ASIBOT, un robot asistencial para personas con discapacidad, que se probó en el Hospital Nacional de Parapléjicos en España. El proyecto ASIBOT consta de un brazo robótico que podría dar de comer, beber e incluso asear a una persona con discapacidades severas como en el caso de personas con discapacidades motriz en las manos y brazos. Otro tipo revolucionario de robot que está abriendo campo en esta área es Maggie un robot lazarillo para personas con discapacidad visual. La revisión de estos proyectos y de los diferentes científicos presentes en la evaluación de los mismos se llevó acabo en la Secretaría de HispaRob se ubica en la Escuela Politécnica Superior de la UC3M (Universidad Carlos III de Madrid), que participa en las actividades de esta plataforma, liderada por Indra y compuesta por 41 universidades y centros de investigación, 4 asociaciones y 67 empresas privadas. La UC3M ha diseñado y construido dos robots que entran dentro de la categoría de robots personales y que son punteros en cuanto a las investigaciones en este campo, según los investigadores: Asibot y Maggie. Asibot es un robot para asistencia de personas discapacitadas capaz de servir comidas y bebidas, recoger objetos del suelo o ayudar a afeitarse y maquillarse, mientras que Maggie es un robot social capaz de interaccionar con personas de forma natural, capaz de reconocer voces y caras con su metro y medio de estatura, de esta manera podemos ver que Asibot se podría considerar como un robot utilizado para las necesidades personales del día día que una persona realizaría sin ningún problema en su día y Maggie es un robot que sería de gran ayuda para la gente una vez que sale de casa y debe participar en un entorno social donde es necesaria la interacción con los demás para poder sobrellevar las actividades a realizar fuera de casa.

Asibot puede ayudar a muchísimas personas a mejorar su nivel de independencia. ASIBOT presenta un concepto innovador de robots asistenciales. El robot es capaz de adaptarse a diferentes entornos de la casa e inclusive desplazarse por la estructura de la misma. El robot, por ejemplo, puede moverse por las paredes de una habitación, sobre el lavabo, estar anclado a la silla de ruedas y moverse con ella, etc. Para ello, la casa, dentro del concepto de inteligencia ambiental, debe estar equipada con un sencillo sistema de anclajes que sirve únicamente para alimentar al robot. Utilizando estos anclajes (docking station) el robot es capaz de “saltar” de, por ejemplo, la pared del salón a la silla de ruedas, de la silla a la encimera de la cocina, etc. El robot ASIBOT permite realizar una gran diversidad de tareas domésticas, tales como dar de comer, traer las gafas, afeitarse, maquillarse, lavarse los dientes, etc.

La otra innovación del robot ASIBOT es su gran autonomía. El robot es un manipulador de 5 grados de libertad de estructura simétrica que cuenta en cada uno de sus extremos con una pinza y un mecanismo de anclaje a la”docking station”. El robot, con un concepto de “capacidad aumentada”, tiene un alcance superior a un brazo humano (del orden de 1.3 m) y puede transportar un peso de hasta de 2 Kg. en su extremo. La autonomía del robot ASIBOT se refleja en que todo el sistema de control (computadores, electrónica, transmisiones, etc.) está embarcado en el robot cuyo peso no supera los 11 Kg. Con este peso, el robot es fácilmente transportado por una sola persona o asistente a otra dependencia o inclusive a otro piso para poder ser usado por otros usuarios. De esta manera, el uso, los costes y los beneficios sociales pueden ser compartidos por varios usuarios a la vez. [5], [6]

[1]. A. Barrientos, L. Peñin, C. Balaguer, R. Aracil. (2007). Fundamentos de Robótica, 2ª edición, McGraw-Hill, Madrid, España. Pag. 4 [2]. A. Barrientos, L. Peñin, C. Balaguer, R. Aracil. (2007). Fundamentos de Robótica, 2ª edición, McGraw-Hill, Madrid, España. Pag. 5-7 [3].Juan A. Alonso, Santiago Blanco A., Santiago Blanco S., Roberto Escribano, Víctor R. González, Santiago Pascual, Amor Rodríguez. (2004). Tecnologías de la información y de la Comunicación. Programación y Control de procesos 3er edición Ra-Ma., Madrid, Capítulo 6, Control y Robótica Tema: Fundamentos de Robótica. [4]. ROBOTHA (ROBOTICA HUMANO ASISTENCIAL). La definición de la robótica asistencial y las derivaciones que tiene. [En línea]. Octubre del 2014, página principal [Consulta: 11/17/2014] a: http://www.robotha.com/. [5]. Samuel Franco Domínguez. Rehabilitacion y medicina física. Blog de rehabilitación que mira al futuro [en línea]. Marzo 7 de (2009) [Consulta: 11/17/2014]. Disponible a: https://rehabilitacionymedicinafisica.wordpress.com/category/robotica/.

[6]. Analizan las claves de la robotica española. Peatom articula elemental [en línea] Asibot y Magie [Consulta: 11/17/2014]. Disponible a: http://www.peatom.info/universidad/117782/analizan-las-claves-de-la-robotica-espanola/.