Seguramente conocés muchas actividades del hombre en las que
está involucrada la robótica. Sin embargo, son a veces impensadas algunas como
ésta:
martes, 28 de junio de 2016
lunes, 27 de junio de 2016
lunes, 20 de junio de 2016
¿Qué es programar?
Programar es el arte de enseñarle a una computadora qué
es lo que tiene que hacer. Para enseñarle estas operaciones debemos
darle a la computadora instrucciones específicas para que las ejecute
secuencialmente.
Para comunicarnos con una computadora
debemos utilizar un lenguaje específico.
Hay diferentes lenguajes de programación, cada uno espeçifico para determinadas tareas. Así podemos decir que hay algunos que son mejores para diseñar sitios web, o para desarrollar videojuegos y otros son mejores para construir aplicaciones relacionadas con robótica.
Hay diferentes lenguajes de programación, cada uno espeçifico para determinadas tareas. Así podemos decir que hay algunos que son mejores para diseñar sitios web, o para desarrollar videojuegos y otros son mejores para construir aplicaciones relacionadas con robótica.
La programación nos acompaña en numerosos
aspectos de nuestra vida cotidiana. Por ejemplo, para que nosotros utilicemos
un horno microondas primero hubo alguien que programó el microcontrolador que
regula las temperaturas y el tiempo de cocción. Lo mismo sucede cuando usamos
una aplicación en nuestro celular o cuando usamos por ejemplo la tarjeta sube
para viajar.
Al igual que aprender una lengua extranjera, la programación
expande la mente y ayuda a pensar más en forma algorítmica (esto
significa que nos ayuda a pensar de una forma mucho más ordenada).
La programación no es solo para “magos digitales” sino que cualquier persona con esfuerzo y dedicación puede pasar
de ser un simple consumidor de tecnología a un creador de soluciones
informáticas.
martes, 7 de junio de 2016
¿Qué es un robot?
El término robot
tiene su origen en el título de la obra teatral "Robots Universales
Rossum", escrita por el novelista y dramaturgo checo Karel Capek, en
1920.
La palabra checa robota, que significa “trabajos forzados”, fue traducida al inglés como robot.
Para definirlo en términos generales, un robot es una máquina automática o autónoma que posee cierto grado de inteligencia, capaz de percibir su entorno y de imitar determinados comportamientos del ser humano. Los robots se utilizan para desempeñar labores riesgosas o que requieren de una fuerza, velocidad o precisión que está fuera de nuestro alcance. También existen robots cuya finalidad es social o lúdica.
Robots, ¿dónde?, ¿para qué?
Los robots se usan en diversos ámbitos y para cumplir tareas variadas: desde los brazos robóticos utilizados en la industria automotriz hasta el novedoso sistema quirúrgico Da Vinci, que permite practicar cirugías de alta complejidad poco invasivas y con una precisión sin precedentes; desde los robots espaciales diseñados para explorar la superficie de planetas desconocidos hasta la aspiradora doméstica Roomba, que realiza la limpieza de manera autónoma, o el Nano colibrí, un pájaro utilizado para espionaje militar.
Pero quizá los más llamativos sean los androides, que imitan la morfología, el comportamiento y el movimiento de los seres humanos.
Uno de los más conocidos en la actualidad es ASIMO, pensado para llevar a cabo labores asistenciales y sociales. Aunque se encuentra en una etapa experimental, ASIMO es capaz de caminar o subir escaleras por sí solo.
La palabra checa robota, que significa “trabajos forzados”, fue traducida al inglés como robot.
Para definirlo en términos generales, un robot es una máquina automática o autónoma que posee cierto grado de inteligencia, capaz de percibir su entorno y de imitar determinados comportamientos del ser humano. Los robots se utilizan para desempeñar labores riesgosas o que requieren de una fuerza, velocidad o precisión que está fuera de nuestro alcance. También existen robots cuya finalidad es social o lúdica.
Robots, ¿dónde?, ¿para qué?
Los robots se usan en diversos ámbitos y para cumplir tareas variadas: desde los brazos robóticos utilizados en la industria automotriz hasta el novedoso sistema quirúrgico Da Vinci, que permite practicar cirugías de alta complejidad poco invasivas y con una precisión sin precedentes; desde los robots espaciales diseñados para explorar la superficie de planetas desconocidos hasta la aspiradora doméstica Roomba, que realiza la limpieza de manera autónoma, o el Nano colibrí, un pájaro utilizado para espionaje militar.
Pero quizá los más llamativos sean los androides, que imitan la morfología, el comportamiento y el movimiento de los seres humanos.
Uno de los más conocidos en la actualidad es ASIMO, pensado para llevar a cabo labores asistenciales y sociales. Aunque se encuentra en una etapa experimental, ASIMO es capaz de caminar o subir escaleras por sí solo.
¿Qué es la robótica?
La robótica es un área interdisciplinaria, bastante divertida, que tiene un montón de posibilidades.
Básicamente, es el desarrollo de entes que poseen cierta autonomía.
Hay distintos grados, depende de la inteligencia que se le va dando a cada uno de esos entes; puede ser desde un brazo robot, que originalmente era “la robótica” y al que actualmente encontramos, por ejemplo, en empresas automotrices, hasta los humanoides.
¿Y qué es la inteligencia artificial?
Hay muchas definiciones de lo que es inteligencia. Una de ellas es “reaccionar con el medio ambiente”. Por ejemplo, si yo tengo una grúa que va y levanta cosas según la voy moviendo desde un comando, no tiene inteligencia.
Antiguamente, se podía llamar robot a eso, pero no tiene inteligencia.
Sin embargo, si tengo un robot y puede no chocarse con la mesa o puede aprender, por ejemplo, la ubicación de las cosas, reaccionar con lo que una persona le habla y contestarle, a eso lo llamamos inteligencia.
Dentro de la inteligencia, encontramos distintos métodos para aprender y para hacer las cosas.
¿Cuáles son los usos de la robótica?
Hasta ahora, básicamente, se pensaba que la robótica podía aplicarse en la construcción de prótesis para personas discapacitadas que no pueden caminar.
Desde ASIMO, el robot humanoide de la empresa Honda, desarrollado en el año 2000, la idea es que el robot mismo ayude a la persona. Que el robot le diga “Tome un medicamento”, que el robot le lleve cosas, y en esa idea están trabajando los japoneses.
Ellos tienen una gran cantidad de gente de edad avanzada, mayor de 100 años, y la idea es que ayuden a ese tipo de personas.
Entonces, actualmente están los robots industriales, como los brazos robot para fabricar autos, y los que tienen otros usos, como por ejemplo la aspiradora robot, que va por la casa limpiando y reconoce los objetos, no se choca, uno la deja y puede programarla para determinada hora, para determinadas habitaciones.
Posee sensores que captan si hay una escalera, una pared o determinados obstáculos, y los evita. O tenemos el Da Vinci para hacer cirugía, que representa una evolución en lo que es la paroscopia. En lugar de abrir, mirar al paciente, sacar órganos y coserlo, permite hacer pequeñas incisiones en el abdomen. Al paciente le queda una cicatriz más chica, tiene menos tiempo en el hospital, menos posibilidad de infecciones, y el médico está sentado en una consola y dirige la operación como si fuera con un joystick. Los últimos cuentan con cuatro brazos, tres son las pinzas –para cortar o suturar– y el otro es la cámara, que generalmente entra al nivel del ombligo y ahí el médico puede elegir ver en 2D o en 3D. En la Argentina,hay tres de estos robots, uno en el Hospital Italiano y dos en el Malvinas Argentinas.
¿La robótica plantea una “competencia” entre el hombre y el robot, o está claro cuál es el límite?
Hay una teoría occidental y una teoría oriental. La teoría occidental considera al robot como máquina, como herramienta, y está siempre el miedo a que saque el trabajo. También se pensaba eso de las computadoras: se creía que iban a sacar el trabajo a la gente, y lo único que hicieron fue abrir nuevos campos. Algunos trabajos sí fueron reemplazados, pero la computadora abrió muchos campos de investigación, muchas áreas de estudio, muchos trabajos. Se cree que, ahora, la robótica es como la computación en sus inicios, pero en un momento se van a abrir todos esos campos de estudio. La teoría oriental, en cambio, plantea que el robot es un compañero. Están inspirados en lo que es Astroboy, un robot de historietas.
Básicamente, es el desarrollo de entes que poseen cierta autonomía.
Hay distintos grados, depende de la inteligencia que se le va dando a cada uno de esos entes; puede ser desde un brazo robot, que originalmente era “la robótica” y al que actualmente encontramos, por ejemplo, en empresas automotrices, hasta los humanoides.
¿Y qué es la inteligencia artificial?
Hay muchas definiciones de lo que es inteligencia. Una de ellas es “reaccionar con el medio ambiente”. Por ejemplo, si yo tengo una grúa que va y levanta cosas según la voy moviendo desde un comando, no tiene inteligencia.
Antiguamente, se podía llamar robot a eso, pero no tiene inteligencia.
Sin embargo, si tengo un robot y puede no chocarse con la mesa o puede aprender, por ejemplo, la ubicación de las cosas, reaccionar con lo que una persona le habla y contestarle, a eso lo llamamos inteligencia.
Dentro de la inteligencia, encontramos distintos métodos para aprender y para hacer las cosas.
¿Cuáles son los usos de la robótica?
Hasta ahora, básicamente, se pensaba que la robótica podía aplicarse en la construcción de prótesis para personas discapacitadas que no pueden caminar.
Desde ASIMO, el robot humanoide de la empresa Honda, desarrollado en el año 2000, la idea es que el robot mismo ayude a la persona. Que el robot le diga “Tome un medicamento”, que el robot le lleve cosas, y en esa idea están trabajando los japoneses.
Ellos tienen una gran cantidad de gente de edad avanzada, mayor de 100 años, y la idea es que ayuden a ese tipo de personas.
Entonces, actualmente están los robots industriales, como los brazos robot para fabricar autos, y los que tienen otros usos, como por ejemplo la aspiradora robot, que va por la casa limpiando y reconoce los objetos, no se choca, uno la deja y puede programarla para determinada hora, para determinadas habitaciones.
Posee sensores que captan si hay una escalera, una pared o determinados obstáculos, y los evita. O tenemos el Da Vinci para hacer cirugía, que representa una evolución en lo que es la paroscopia. En lugar de abrir, mirar al paciente, sacar órganos y coserlo, permite hacer pequeñas incisiones en el abdomen. Al paciente le queda una cicatriz más chica, tiene menos tiempo en el hospital, menos posibilidad de infecciones, y el médico está sentado en una consola y dirige la operación como si fuera con un joystick. Los últimos cuentan con cuatro brazos, tres son las pinzas –para cortar o suturar– y el otro es la cámara, que generalmente entra al nivel del ombligo y ahí el médico puede elegir ver en 2D o en 3D. En la Argentina,hay tres de estos robots, uno en el Hospital Italiano y dos en el Malvinas Argentinas.
¿La robótica plantea una “competencia” entre el hombre y el robot, o está claro cuál es el límite?
Hay una teoría occidental y una teoría oriental. La teoría occidental considera al robot como máquina, como herramienta, y está siempre el miedo a que saque el trabajo. También se pensaba eso de las computadoras: se creía que iban a sacar el trabajo a la gente, y lo único que hicieron fue abrir nuevos campos. Algunos trabajos sí fueron reemplazados, pero la computadora abrió muchos campos de investigación, muchas áreas de estudio, muchos trabajos. Se cree que, ahora, la robótica es como la computación en sus inicios, pero en un momento se van a abrir todos esos campos de estudio. La teoría oriental, en cambio, plantea que el robot es un compañero. Están inspirados en lo que es Astroboy, un robot de historietas.
jueves, 2 de junio de 2016
Tecnologías de control
Definimos como “proceso” a un
conjunto de operaciones, simultáneas y/o secuenciadas, tanto humanas como
tecnificadas, generalmente enmarcadas en un sistema, que tiene como fin la
transformación de insumos en productos, ya sean éstos, materiales, energía y/o
información, concretos o abstractos.
Cuando cortamos con tijera hacemos la fuerza de abrir y cerrar pero también vamos direccionando la misma para que siga un recorrido.
Existen dos acciones o fuerzas que se hacen, una que aplica la energía y ejecuta el trabajo final (acción de ejecución), y otra que actúa y modifica la de ejecución (acción de control).
En una mano robótica que opera en
alguna industria o laboratorio, el “agarre” final de los dedos (acción de
ejecución) es producto de todo un proceso de posicionamiento, generalmente bajo
control de una computadora preprogramada (acciones de control).
Las acciones de control provienen de alguien o algo que tiene un “plan”
o programa previo, a partir de un diseño, en un soporte material o virtual que
llamamos genéricamente “memoria”.
En el caso de los humanos y los
animales, tenemos sentidos con los cuales, a la vez que realizamos una acción,
la vamos corrigiendo o ajustando, ya sea por medio de la vista, el tacto, el
sonido, o incluso el olor, de acuerdo a una idea previa de nuestro objetivo. En
máquinas automáticas o en robots industriales, el equivalente a nuestros
sentidos son distintos tipos de sensores, cámaras, etc., para “ver” lo que va
pasando y controlar que la acción esté bien realizada.
En algunos casos hay información
que “vuelve” y actúa sobre la toma de decisiones.
Estas acciones pueden llegar a
ser autónomas y totalmente automatizadas respecto del control de las personas,
por lo cual los llamamos “procesos autorregulados”.
Además, como la información
tomada de la acción “vuelve” para modificar la próxima acción, como en un
círculo de causa y efecto, se denomina control por lazo cerrado (LC), siendo
los otros modos de lazo abierto (LA).
Veamos esto en más detalle:
Sistemas de control simple, o “lazo abierto”
Llamamos sistema de control simple o de “lazo abierto”, cuando el operador de control (persona o dispositivo), opera sobre el actuador o sistema, en forma directa. Es el caso de un interruptor con una lamparita, un caño con una canilla y un lavatorio, una llave de paso o una hornalla de gas, etc.
En nuestro entorno cotidiano, estamos frente a sistemas de tipo técnico, que aunque simples, nos dan la posibilidad de vivir con mayor comodidad, y facilitan las tareas y las acciones. Ya sea con la electricidad, el agua o el gas, todos estos “fluidos” circulan por su medio de flujo correspondiente
(cables, caños, mangueras, en estos casos). Por lo tanto sobre todos estos flujos se puede operar, tanto en el “paso o no paso”, en el sentido de paso, o sea unidireccionalmente, o en el control por variación
progresiva de un flujo, según cual sea el tipo de sistema a controlar.
Para un sistema de tipo eléctrico simple, como el de una lámpara, el operador que utilizamos para controlar el paso del fluido eléctrico (de electrones), es un simple interruptor, (que separa o une dos partes metálicas conductoras interpuestas en un cable), y quien acciona ese operador, es generalmente una persona. La persona que interviene en un sistema de tipo técnico, ejerce a la vez tres tipos de acción: sensa una variable (a partir de una necesidad, como ser falta de luz, sed, frío, etc.) por medio de los sentidos; procesa esa información comparándola con una referencia mental del nivel deseado y decide una acción de control para lograr el efecto del sistema.
Veamos esto en más detalle:
Sistemas de control simple, o “lazo abierto”
Llamamos sistema de control simple o de “lazo abierto”, cuando el operador de control (persona o dispositivo), opera sobre el actuador o sistema, en forma directa. Es el caso de un interruptor con una lamparita, un caño con una canilla y un lavatorio, una llave de paso o una hornalla de gas, etc.
En nuestro entorno cotidiano, estamos frente a sistemas de tipo técnico, que aunque simples, nos dan la posibilidad de vivir con mayor comodidad, y facilitan las tareas y las acciones. Ya sea con la electricidad, el agua o el gas, todos estos “fluidos” circulan por su medio de flujo correspondiente
(cables, caños, mangueras, en estos casos). Por lo tanto sobre todos estos flujos se puede operar, tanto en el “paso o no paso”, en el sentido de paso, o sea unidireccionalmente, o en el control por variación
progresiva de un flujo, según cual sea el tipo de sistema a controlar.
Para un sistema de tipo eléctrico simple, como el de una lámpara, el operador que utilizamos para controlar el paso del fluido eléctrico (de electrones), es un simple interruptor, (que separa o une dos partes metálicas conductoras interpuestas en un cable), y quien acciona ese operador, es generalmente una persona. La persona que interviene en un sistema de tipo técnico, ejerce a la vez tres tipos de acción: sensa una variable (a partir de una necesidad, como ser falta de luz, sed, frío, etc.) por medio de los sentidos; procesa esa información comparándola con una referencia mental del nivel deseado y decide una acción de control para lograr el efecto del sistema.
En un sistema de tipo automático, donde la persona ya no interviene directamente, esa triple acción es reemplazada por dispositivos técnicos acordes, que cumplen la función específica tanto de: sensores, procesadores o actuadores de control.
Sistemas de control por realimentación, o “lazo cerrado”
Si volvemos a los sistemas de lazo abierto y consideramos a la acción de la persona como parte del sistema, donde ésta sensa el estado de una variable que es resultado de la acción de algún dispositivo del sistema (como por ejemplo la luz ambiente), y en base a un valor deseado opera sobre la acción del mismo dispositivo (encender una bombilla), estamos ante la presencia de un sistema realimentado (con la persona incluida como parte). Es decir, el sistema completo, incluida la persona que lo
controla, ya no es del tipo de lazo abierto, sino de “lazo cerrado”, porque la información “vuelve” por medio de una acción sobre el sistema. En el esquema siguiente se representa este caso mediante un diagrama de bloques:
controla, ya no es del tipo de lazo abierto, sino de “lazo cerrado”, porque la información “vuelve” por medio de una acción sobre el sistema. En el esquema siguiente se representa este caso mediante un diagrama de bloques:
Si aplicamos este nuevo esquema al ejemplo anterior del gas o del agua, y si se tratara de una estufa, el usuario sensa que el ambiente está frío (respecto a una idea de temperatura deseada). Seguidamente abre la llave y enciende el fuego. Después de un tiempo, la temperatura sube y cambia el estado del ambiente que inicialmente se sensó; si la temperatura llega a ser excesiva, el usuario volverá a operar sobre el control para bajar la temperatura.
En los casos anteriores, hay un retorno de información desde el ambiente, sensado por la persona, y una modificación del estado del ambiente por parte del mismo sistema que la persona controla. Es lo que se llama, una realimentación. El sistema interviene en el medio y el medio modifica al sistema a través de la persona que controla, en una ida y vuelta. Por eso lo llamamos sistema de “lazo cerrado” (si consideramos a la persona o usuario como parte del sistema, aunque sea momentáneamente).
Pero, el lugar de una persona, puede ser suplantado por un dispositivo controlador automático, formado, como vimos antes, por un sensor, un procesador y un actuador de control, que actuará sobre el dispositivo de control del sistema, como por ejemplo una válvula de paso de gas. En consecuencia, el conjunto del sistema, ya sin la presencia de una persona que lo controla, será de lazo cerrado, es decir, realimentado, autorregulado.
En los casos anteriores, hay un retorno de información desde el ambiente, sensado por la persona, y una modificación del estado del ambiente por parte del mismo sistema que la persona controla. Es lo que se llama, una realimentación. El sistema interviene en el medio y el medio modifica al sistema a través de la persona que controla, en una ida y vuelta. Por eso lo llamamos sistema de “lazo cerrado” (si consideramos a la persona o usuario como parte del sistema, aunque sea momentáneamente).
Pero, el lugar de una persona, puede ser suplantado por un dispositivo controlador automático, formado, como vimos antes, por un sensor, un procesador y un actuador de control, que actuará sobre el dispositivo de control del sistema, como por ejemplo una válvula de paso de gas. En consecuencia, el conjunto del sistema, ya sin la presencia de una persona que lo controla, será de lazo cerrado, es decir, realimentado, autorregulado.
Utilizando como herramienta gráfica un diagrama de flujo, podemos representar un modelo que dé cuenta de los distintos casos posibles de sistemas en los que hay algún tipo de sensor, ya sean en modo de lazo cerrado (autorregulado), o de lazo abierto abierto.
En base al diagrama, si tomamos como ejemplos un sistema de aire acondicionado, una plancha, una heladera, corresponden todos ellos al caso 4, porque, en estos casos, el sensor de temperatura sensa el efecto producido por el mismo sistema, activándolo o desactivándolo automáticamente, para mantener una temperatura constante. Y puede ser temperatura o cualquier otra variable física.
Cuando se da la condición de tener sensores, pero ese sensor o sensores no modifican ningún parámetro de funcionamiento del sistema, (caso 3), sólo tienen sentido de ser si sirven para algún registro, visible o no, a los efectos de medición y control por parte de personas. Puede ser el
ejemplo de un automóvil, donde vemos las indicaciones de temperatura del agua, del nivel de llenado del tanque de nafta, velocidad, etc., pero que sólo son modificadas por el usuario, según su decisión.
Cuándo el sensor sí actúa en el sistema, pero no sensa un efecto del mismo, sino externo, (caso 2), estamos ante el ejemplo de una lámpara que es accionada por una célula fotoeléctrica, que activa la luz cuando oscurece. También es el caso de las que son activadas por un sensor de movimiento. O cualquier actuador, eléctrico, mecánico, fluídico, etc., que se activa por cualquier tipo de evento externo al sistema.
Finalmente, en el caso 1, estamos en presencia de cualquier sistema que es controlado por algo o por alguien, pero que no tiene sensores. En este caso la función de sensor y la actuación de control sobre el sistema son ejercidas por una persona que lo controla. También puede ser el caso de un sistema controlado automáticamente, sin sensor pero sí por algún tipo de programa de ejecución, como por ejemplo, las luces de un comercio que se apagan solas a medianoche, o cualquier otro dispositivo que
funcione con un temporizador, o por algún control de tiempos computarizado, como ser un semáforo o la secuencia programada en un lavarropas automático o microondas.
funcione con un temporizador, o por algún control de tiempos computarizado, como ser un semáforo o la secuencia programada en un lavarropas automático o microondas.
Ejemplo claro:
En el ejemplo del aire acondicionado, una vez que lo encendemos y ajustamos con el control remoto o manualmente la temperatura deseada, el mismo comienza a enfriar el ambiente. Cuando su sensor interno sensa la temperatura del aire de la habitación, una vez que esta alcanza ese valor deseado, el aparato desconecta la salida del frío (sólo sigue dando viento). Entonces lentamente la temperatura del ambiente vuelve a subir hasta determinado punto o “umbral”, en que se vuelve a activar el
aire frío. Esta secuencia se repite hasta tanto se apague el aparato. También estamos entonces, ante la presencia de una oscilación de la temperatura alrededor de un valor deseado. Todo esto sucede sin intervención humana, gracias simplemente a un sensor conectado a un dispositivo de control –en lazo cerrado–, en este caso de tipo electrónico, que lo activa y desactiva.
Este proceso se puede representar mediante otro tipo de diagrama, el diagrama de estados, que hace más claro este proceso. Podemos ver un ejemplo del mismo:
aire frío. Esta secuencia se repite hasta tanto se apague el aparato. También estamos entonces, ante la presencia de una oscilación de la temperatura alrededor de un valor deseado. Todo esto sucede sin intervención humana, gracias simplemente a un sensor conectado a un dispositivo de control –en lazo cerrado–, en este caso de tipo electrónico, que lo activa y desactiva.
Este proceso se puede representar mediante otro tipo de diagrama, el diagrama de estados, que hace más claro este proceso. Podemos ver un ejemplo del mismo:
