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Esquema de robótica

El siguiente esquema se proporciona como una descripción general y una guía temática sobre robótica: La robótica es una rama de la ingeniería mecánica, eléctrica e informática q...

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El siguiente esquema se proporciona como una descripción general y una guía temática sobre robótica:

La robótica es una rama de la ingeniería mecánica, eléctrica e informática que se ocupa del diseño, la construcción, el funcionamiento y la aplicación de robots, así como de los sistemas informáticos para su control, retroalimentación sensorial y procesamiento de información. Estas tecnologías se centran en máquinas automatizadas que pueden sustituir a los humanos en entornos peligrosos o procesos de fabricación, o que se asemejan a los humanos en apariencia, comportamiento o cognición. Muchos de los robots actuales se inspiran en la naturaleza, contribuyendo al campo de la robótica bioinspirada.

La palabra «robot» fue introducida al público por el escritor checo Karel Čapek en su obra de teatro RUR (Robots Universales de Rossum) , publicada en 1920. El término «robótica» fue acuñado por Isaac Asimov en su cuento de ciencia ficción de 1941 «¡ Mentiroso! » [ 1 ].

Naturaleza de la robótica

La robótica puede describirse como:

Ramas de la robótica

  • Control adaptativo : método de control que utiliza un controlador para adaptarse a un sistema controlado con parámetros variables o inicialmente inciertos. Por ejemplo, durante el vuelo de un avión, su masa disminuye gradualmente debido al consumo de combustible; se requiere una ley de control que se adapte a estas condiciones cambiantes.
  • Robótica aérea : desarrollo de vehículos aéreos no tripulados (VANT), comúnmente conocidos como drones, aeronaves sin piloto humano a bordo. Su vuelo se controla de forma autónoma mediante ordenadores a bordo o mediante el control remoto de un piloto en tierra o en otro vehículo.
  • Ciencia androide : marco interdisciplinario para el estudio de la interacción y la cognición humanas, basado en la premisa de que un robot muy parecido a un humano (es decir, un androide) puede provocar respuestas sociales dirigidas a los humanos en los seres humanos.
  • Antroprobótica : ciencia que se ocupa del desarrollo y estudio de robots que son total o parcialmente similares a los humanos.
  • Inteligencia artificial : la inteligencia de las máquinas y la rama de la informática que tiene como objetivo crearla.
  • Redes neuronales artificiales : un modelo matemático inspirado en las redes neuronales biológicas.
  • Coche autónomo : un vehículo autónomo capaz de cumplir las funciones de transporte humano de un coche tradicional.
  • Robótica de investigación autónoma –
  • Red bayesiana –
  • La robótica BEAM es un estilo de robótica que utiliza principalmente circuitos analógicos sencillos en lugar de un microprocesador para producir un diseño inusualmente simple (en comparación con los robots móviles tradicionales) que sacrifica flexibilidad a cambio de robustez y eficiencia en la realización de la tarea para la que fue diseñado.
  • Robótica basada en el comportamiento : la rama de la robótica que incorpora inteligencia artificial modular o basada en el comportamiento (BBAI).
  • Robótica bioinspirada : creación de robots inspirados en sistemas biológicos. A veces se confunden la biomímesis y el diseño bioinspirado. La biomímesis consiste en copiar la naturaleza, mientras que el diseño bioinspirado consiste en aprender de ella y crear un mecanismo más simple y eficaz que el sistema observado en la naturaleza.
  • Biomimético – véase Biónica .
  • Robótica biomórfica : una subdisciplina de la robótica centrada en emular la mecánica, los sistemas de sensores, las estructuras informáticas y las metodologías utilizadas por los animales.
  • La biónica , también conocida como biomimética, biognosia, biomímesis o ingeniería de la creatividad biónica, es la aplicación de métodos y sistemas biológicos que se encuentran en la naturaleza al estudio y diseño de sistemas de ingeniería y tecnología moderna.
  • Biorrobótica : estudio de cómo fabricar robots que emulen o simulen organismos biológicos vivos, ya sea mecánica o incluso químicamente.
  • La robótica en la nube es un campo de la robótica que intenta aprovechar las tecnologías de la nube, como la computación en la nube, el almacenamiento en la nube y otras tecnologías de Internet, centrándose en los beneficios de la infraestructura convergente y los servicios compartidos para la robótica.
  • La robótica cognitiva considera la cognición animal como punto de partida para el desarrollo del procesamiento robótico de información, en contraposición a las técnicas de inteligencia artificial más tradicionales .
  • Agrupación –
  • Neurociencia computacional : estudio de la función cerebral en términos de las propiedades de procesamiento de información de las estructuras que componen el sistema nervioso.
  • Control de robots : un estudio sobre el control de robots.
  • Convenciones de robótica –
  • Técnicas de minería de datos –
  • Grados de libertad : en mecánica, el grado de libertad (GDL) de un sistema mecánico es el número de parámetros independientes que definen su configuración. Es el número de parámetros que determinan el estado de un sistema físico y resulta fundamental para el análisis de sistemas de cuerpos en ingeniería mecánica, aeronáutica, robótica e ingeniería estructural.
  • Robótica del desarrollo : una metodología que utiliza metáforas del desarrollo neuronal y la psicología del desarrollo para desarrollar la mente de los robots autónomos.
  • Control digital : una rama de la teoría de control que utiliza ordenadores digitales para actuar como controladores de sistemas.
  • Procesamiento de imágenes digitales : el uso de algoritmos informáticos para procesar imágenes digitales.
  • Reducción de dimensionalidad : proceso de reducir el número de variables aleatorias consideradas, que se puede dividir en selección de características y extracción de características.
  • Robótica distribuida –
  • El control electrónico de estabilidad es una tecnología computarizada que mejora la seguridad y la estabilidad de un vehículo al detectar y reducir la pérdida de tracción (derrape).
  • Computación evolutiva –
  • Robótica evolutiva : una metodología que utiliza computación evolutiva para desarrollar controladores para robots autónomos.
  • Filtro de Kalman extendido –
  • Funciones de distribución flexibles –
  • Control y regulación de la retroalimentación –
  • Interacción persona-ordenador : estudio, planificación y diseño de la interacción entre personas (usuarios) y ordenadores.
  • Interacción humano-robot : un estudio de las interacciones entre humanos y robots.
  • Las tecnologías de vehículos inteligentes comprenden dispositivos electrónicos, electromecánicos y electromagnéticos, generalmente componentes micromecanizados de silicio que operan en conjunto con dispositivos controlados por computadora y transceptores de radio para proporcionar funciones de repetibilidad de precisión (como en los sistemas de inteligencia artificial robótica), advertencia de emergencia, validación del rendimiento y reconstrucción.
  • Cinemática : estudio del movimiento , aplicado a los robots. Esto incluye tanto el diseño de los mecanismos para realizar el movimiento, su potencia, control y estabilidad; como su planificación, por ejemplo, la elección de una secuencia de movimientos para lograr una tarea más amplia.
  • Robótica de laboratorio : el uso de robots en laboratorios de biología o química.
  • Aprendizaje robótico : aprender a realizar tareas como evitar obstáculos, controlar y realizar diversas tareas relacionadas con el movimiento.
  • Interfaz de manipulación directa : En informática, la manipulación directa es un estilo de interacción humano-computadora que implica la representación continua de objetos de interés y acciones y retroalimentación rápidas, reversibles e incrementales. El objetivo es permitir que el usuario manipule directamente los objetos que se le presentan, utilizando acciones que se corresponden, al menos de forma aproximada, con el mundo físico.
  • Aprendizaje múltiple –
  • Microrrobótica : un campo de la robótica en miniatura, en particular robots móviles con dimensiones características inferiores a 1  mm.
  • La planificación de movimientos (también conocida como "problema de navegación" o "problema del transportista de pianos") es un término utilizado en robótica para describir el proceso de desglosar una tarea en movimientos discretos.
  • Control motor : actividades relacionadas con el procesamiento de información llevadas a cabo por el sistema nervioso central que organizan el sistema musculoesquelético para crear movimientos coordinados y acciones hábiles.
  • Nanorrobótica : el campo tecnológico emergente que crea máquinas o robots cuyos componentes tienen una escala de nanómetro (10⁻⁹ metros) o muy cercana a ella.
  • Dinámica pasiva : se refiere al comportamiento dinámico de actuadores, robots u organismos cuando no extraen energía de una fuente (por ejemplo, baterías, combustible, ATP).
  • Programación por demostración : una técnica de desarrollo para el usuario final que consiste en enseñar a un ordenador o robot nuevos comportamientos demostrando directamente la tarea a realizar, en lugar de programarla mediante comandos de máquina.
  • Robótica cuántica : un subcampo de la robótica que se ocupa del uso de computadoras cuánticas para ejecutar algoritmos robóticos más rápidamente que las computadoras digitales . [ 2 ]
  • Prototipado rápido : construcción automática de objetos físicos mediante fabricación aditiva a partir de modelos virtuales en software de diseño asistido por ordenador (CAD), transformándolos en secciones transversales horizontales virtuales delgadas y produciendo capas sucesivas hasta completar los elementos. Desde junio de 2011, se utiliza para fabricar modelos, prototipos y piezas de calidad de producción en cantidades relativamente pequeñas.
  • El aprendizaje por refuerzo es un área del aprendizaje automático en la informática que se ocupa de cómo un agente debe actuar en un entorno para maximizar alguna noción de recompensa acumulativa.
  • Cinemática robótica : aplica la geometría al estudio del movimiento de cadenas cinemáticas con múltiples grados de libertad que forman la estructura de los sistemas robóticos.
  • Locomoción robótica : nombre colectivo que reciben los diversos métodos que utilizan los robots para desplazarse de un lugar a otro.
  • Programación de robots –
  • Mapeo robótico : el objetivo de un robot autónomo es poder construir (o usar) un mapa o plano y ubicarse en él.
  • La cirugía robótica , también conocida como cirugía asistida por ordenador o cirugía robótica, son términos que se refieren a los avances tecnológicos que utilizan sistemas robóticos para ayudar en los procedimientos quirúrgicos.
  • Sensores – (también llamados detectores) – son convertidores que miden una magnitud física y la transforman en una señal que puede ser leída por un observador o por un instrumento (actualmente, en su mayoría electrónico).
  • Localización y mapeo simultáneos : una técnica utilizada por robots y vehículos autónomos para construir un mapa en un entorno desconocido (sin conocimiento previo) o para actualizar un mapa en un entorno conocido (con conocimiento previo a partir de un mapa dado), mientras que al mismo tiempo realizan un seguimiento de su ubicación actual.
  • Ingeniería de software : la aplicación de un enfoque sistemático, disciplinado y cuantificable al diseño, desarrollo, operación y mantenimiento del software, y el estudio de estos enfoques; es decir, la aplicación de la ingeniería al software.
  • Robótica espacial : robots que operan en el espacio, que se distinguen de otras naves espaciales, como satélites y sondas de sobrevuelo, por su locomoción y capacidades autónomas.
  • Procesamiento del habla : estudio de las señales de voz y sus métodos de procesamiento. Estas señales suelen procesarse digitalmente, por lo que el procesamiento del habla puede considerarse un caso particular del procesamiento digital de señales, aplicado a la voz. El procesamiento del habla abarca la adquisición, manipulación, almacenamiento, transferencia y salida de señales de voz digitales.
  • Máquinas de vectores de soporte : modelos de aprendizaje supervisado con algoritmos de aprendizaje asociados que analizan datos y reconocen patrones, utilizados para análisis de clasificación y regresión.
  • La robótica de enjambre implica un gran número de robots físicos, en su mayoría sencillos. Sus acciones pueden buscar incorporar comportamientos emergentes observados en insectos sociales ( inteligencia de enjambre ).
    • Robótica de hormigas : robots enjambre que pueden comunicarse mediante marcas, de forma similar a las hormigas que depositan y siguen rastros de feromonas.
  • Telepresencia : se refiere a un conjunto de tecnologías que permiten a una persona sentir como si estuviera presente, dar la apariencia de estar presente o tener un efecto, mediante telerrobótica, en un lugar distinto a su ubicación real.
  • Robótica ubicua : integración de tecnologías robóticas con tecnologías de los campos de la computación ubicua y omnipresente , las redes de sensores y la inteligencia ambiental .

Campos contribuyentes

La robótica incorpora aspectos de muchas disciplinas, incluyendo electrónica , ingeniería , mecánica , software y arte . El diseño y control de robots se basa en conocimientos de muchos campos, entre ellos:

robots

Un robot es una máquina —especialmente una programable por computadora— capaz de realizar automáticamente una serie compleja de acciones. Un robot puede ser guiado por un dispositivo de control externo, o bien el control puede estar integrado en su propio sistema.

Tipos de robots

Robots autónomos : robots que no son controlados por humanos.

Por modo de locomoción

Los robots móviles pueden clasificarse según:

Componentes y características de diseño del robot

  • Actuador : motor que transforma las señales de control en movimiento mecánico. Las señales de control suelen ser eléctricas, pero, con menos frecuencia, pueden ser neumáticas o hidráulicas. La alimentación eléctrica también puede ser de cualquiera de estas dos fuentes. Es común utilizar el control eléctrico para modular un motor neumático o hidráulico de alta potencia. [ 5 ] [ 6 ]
  • Robot Delta : mecanismo de trípode, utilizado para construir manipuladores de acción rápida con un amplio rango de movimiento.
  • Potencia de accionamiento : fuente o fuentes de energía para los actuadores del robot. [ 6 ]
  • Efector final : dispositivo o herramienta accesoria diseñada específicamente para acoplarse a la muñeca del robot o a la placa de montaje de herramientas, permitiendo así que el robot realice la tarea prevista. (Algunos ejemplos incluyen pinzas, pistolas de soldadura por puntos, pistolas de soldadura por arco, pistolas de pintura en aerosol o cualquier otra herramienta de aplicación). [ 6 ]
  • Encadenamiento hacia adelante : proceso en el que una entidad considera eventos o datos recibidos para adaptar inteligentemente su comportamiento. [ 5 ]
  • Tecnología háptica : tecnología de retroalimentación táctil que utiliza el sentido del tacto del operador. También se aplica a veces a manipuladores robóticos con su propia sensibilidad táctil.
  • Hexápodo (plataforma) : plataforma móvil que utiliza seis actuadores lineales . Se usa frecuentemente en simuladores de vuelo y atracciones de feria , y también tiene aplicaciones como manipulador robótico.
Ver la plataforma Stewart
  • Hidráulica :control de la fuerza y ​​el movimiento mecánicos generados por la aplicación de líquido a presión.Cf. neumática .
  • Filtro de Kalman : técnica matemática para estimar el valor de la medición de un sensor a partir de una serie de valores intermitentes y ruidosos.
  • Mecanismo de Klann : un mecanismo sencillo para robots caminantes .
  • Manipulador –pinza. Una 'mano' robótica.
  • Silenciamiento : desactivación de un dispositivo de seguridad con detección de presencia durante una parte del ciclo del robot. [ 6 ]
  • Colgante – Cualquier dispositivo de control portátil que permite a un operador controlar el robot desde dentro del espacio restringido del robot. [ 6 ]
  • Neumática :control de la fuerza y ​​el movimiento mecánicos generados por la aplicación de gas comprimido.Cf. hidráulica .
  • Servomotor : motor que se mueve y mantiene una posición fija bajo comando, en lugar de moverse continuamente.
  • Servomecanismo : dispositivo automático que utiliza retroalimentación negativa con detección de errores para corregir el funcionamiento de un mecanismo.
  • Punto único de control : capacidad de operar el robot de tal manera que la iniciación o el movimiento del robot desde una fuente de control solo sea posible desde esa fuente y no pueda ser anulado desde otra fuente [ 6 ].
  • Control de velocidad lenta : modo de control de movimiento del robot donde la velocidad del robot se limita para permitir a las personas tiempo suficiente para retirar el movimiento peligroso o detener el robot [ 6 ].
  • Motor paso a paso : motor cuya rotación se divide en intervalos llamados "pasos". El motor puede girar a través de un número controlado de pasos, lo que permite conocer con precisión la distancia recorrida.
  • Plataforma Stewart :plataforma móvil que utiliza seisactuadores lineales, por lo que también se conoce comohexápodo.
  • Arquitectura de subsunción : arquitectura robótica que utiliza un diseño modular, de abajo hacia arriba, comenzando con las tareas de comportamiento menos complejas.
  • Modo de enseñanza : estado de control que permite la generación y el almacenamiento de puntos de datos de posición afectados al mover el brazo del robot a través de una trayectoria de movimientos previstos [ 6 ].

Robots específicos

Robots reales por región

Robots de Australia
Robots de Gran Bretaña
Robots de Canadá
Robots de China
Robots de Croacia
Robots de la República Checa
Robots de Francia
Robots de Alemania
Robots de Italia
Robots de Japón
Robots de México
Robots de los Países Bajos
Robots de Nueva Zelanda
Robots de Portugal
Robots de Qatar
Robots procedentes de Rusia (o de la antigua Unión Soviética)
Robots de Corea del Sur
Robots de España
Robots de Suiza
Robots de Estados Unidos
Robots de Vietnam
Robots internacionales

Robots ficticios por región

Robots ficticios del Reino Unido
De la literatura británica
De la radio británica
De la televisión británica
Robots ficticios de la República Checa
De obras checas
Robots ficticios de Francia
De los ballets franceses
De la literatura francesa
Robots ficticios de Alemania
De una película alemana
De la literatura alemana
Robots ficticios de Japón
Del anime
Del manga
Robots ficticios de Estados Unidos
De los cómics estadounidenses
De una película estadounidense
De la literatura estadounidense
De la televisión estadounidense

Historia de la robótica

El futuro de la robótica

Herramientas de desarrollo y desarrollo de robótica

Principios de robótica

  • Inteligencia artificial : inteligencia de las máquinas y la rama de la informática que tiene como objetivo crearla.
  • Grados de libertad : grado en que un robot puede moverse por sí mismo; expresado en términos de coordenadas cartesianas (x, y, y z) y movimientos angulares ( guiñada , cabeceo y balanceo). [ 5 ]
  • Comportamiento emergente : comportamiento resultante complejo que surge de la operación repetida de comportamientos subyacentes simples.
  • Envolvente (Espacio), Máximo : volumen de espacio que abarca los movimientos máximos diseñados de todas las partes del robot, incluyendo el efector final, la pieza de trabajo y los accesorios. [ 6 ]
  • Humanoide : que se asemeja a un ser humano en forma, función o ambas.
  • Roboética
  • Las Tres Leyes de la Robótica , acuñadas por el autor de ciencia ficción Isaac Asimov , constituyen una de las primeras consideraciones serias sobre la ética y los aspectos robopsicológicos de la robótica.
  • Punto central de la herramienta (TCP) : origen del sistema de coordenadas de la herramienta. [ 6 ]
  • Valle inquietante : punto hipotético en el que el comportamiento y la apariencia de un robot humanoide son tan similares a los de los seres humanos reales, pero aún no lo suficientemente precisos ni completos como para causar una sensación de repulsión.

Empresas de robótica

Organizaciones de robótica

competiciones de robótica

competición de robots

Personas influyentes en el campo de la robótica

Véase también

Referencias

  1. ↑ Según el Oxford English Dictionary , el término "robótica" se utilizó por primera vez en el cuento "¡Mentiroso!", publicado en el número de mayo de 1941 de Astounding Science Fiction.
  2. ↑ Tandon, Prateek (2017). Robótica cuántica . Morgan & Claypool Publishers. ISBN 978-1627059138.
  3. ↑ V. Daniel Hunt (1983), "Apéndice A - Glosario" , Manual de robótica industrial , Industrial Press Inc., ISBN 978-0-8311-1148-9
  4. ↑ Helena Domaine (2006), "Glosario" , Robótica , Lerner Publications, ISBN 978-0-8225-2112-9
  5. 1 2 3 4 5 6 7 8 Joseph A. Angelo (2007). Robótica: una guía de referencia sobre la nueva tecnología . Libraries Unlimited. págs. 258–327 . ISBN  978-1-57356-337-6Consultado el 28 de enero de 2011 .
  6. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 "Manual Técnico de OSHA - SECCIÓN IV: CAPÍTULO 4 - ROBOTS INDUSTRIALES Y SEGURIDAD DE SISTEMAS ROBÓTICOS" . Administración de Seguridad y Salud Ocupacional . Recuperado el 28 de enero de 2011 .
  7. ↑ Vía férrea y vía lineal (PDF)
  8. ↑ "Mejora de las conversaciones humanas en robots humanoides" .
  9. ↑ "Demostración del robot infantil Ibuki" . 31 de julio de 2018.
  10. ↑ "Ibuki -Respirando vida-" . YouTube . 30 de julio de 2018.
  11. ↑ "DARPA ROBOTICS CHALLENGE (DRC)" . Archivado del original el 20 de enero de 2013. Consultado el 14 de enero de 2013 .
  • Robot autónomo programable
  • Robot de cuatro patas
  • Recursos de robótica en CMU
  • Sociedad de Robots
Investigación
  • La evolución de la investigación en robótica
  • Laboratorio de Integración Hombre-Máquina de la Universidad Estatal de Arizona
  • Fundación Internacional de Investigación en Robótica (IFRR)
  • Revista Internacional de Investigación en Robótica (IJRR)
  • Sociedad de Robótica y Automatización (RAS) en IEEE
  • Red de Robótica en IET
  • División de Robótica de la NASA
  • Robótica y máquinas inteligentes en Georgia Tech
  • Instituto de Robótica de Carnegie Mellon
  • Robótica en el Imperial College de Londres