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Ciencia y tecnología de la robotización, diseño y construcción de robots.
Introducción
¿Realidad industrial o ciencia ficción? La robótica evoca tanto el mundo ultramecanizado de las líneas de montaje automatizadas en la industria automotriz como los simpáticos robots androides repletos de productos electrónicos de la guerra de las Galaxias. El primer robot industrial se instaló en 1961 en una fundición de aluminio estadounidense; desde entonces, la robótica se ha convertido en una realidad industrial con más de 200.000 robots en servicio en todo el mundo. Tanto en grandes talleres de producción automatizados como en pequeñas y medianas empresas, realizan tareas peligrosas, arduas o repetitivas: manipulación-traslado-embalaje de piezas, montaje y soldadura eléctrica por puntos o por arco, montaje de componentes electromecánicos, pintura a pistola, corte por láser o corte por chorro de fluido a muy alta presión…. Al igual que las máquinas herramienta de control numérico, de las que toman prestada la tecnología, los robots son equipos programables y, por lo tanto, versátiles. Controlados mediante sistemas informáticos, pueden programarse para realizar una variedad de tareas, en contra de la idea común pero inexacta de «trabajo robótico». Asociados a otras máquinas herramienta, a transportadores, también a instalaciones programables, posiblemente conectados a ordenadores provistos de pantallas gráficas para el diseño informatizado de las piezas, los robots están integrados hoy en las células y en los talleres flexibles de producción. Esto busca conciliar dos objetivos: alta productividad y flexibilidad de fabricación. La misma instalación produce piezas de varios tamaños y configuraciones gracias a la computadora, que optimiza el funcionamiento de cada máquina. Junto a robots industriales avanzados, algunos de los cuales ya están asociados a cámaras de visión para el control automático, se están desarrollando máquinas móviles autónomas utilizando sensores ambientales y técnicas de inteligencia artificial.
FECHAS CLAVE DE LA ROBÓTICA El hombre siempre ha buscado construir figuras animadas a su imagen. Los primeros autómatas y juguetes mecanizados aparecieron en Iejem siglo: la «mecánica griega» de Alejandría utilizó luego las invenciones mecánicas e hidráulicas de Arquímedes: leva, resorte, tornillo de elevación… La Edad Media y el Renacimiento vieron el desarrollo de reguladores para molinos de agua o viento y especialmente relojes cada vez más sofisticados mecánicos, cuyos personajes, movidos por ingeniosos mecanismos de alfileres, se desplazan y cobran vida… Esta técnica relojera alcanzará su apogeo en el xviiiy s. con cajas de música, pájaros cantores, cuadros animados y los famosos autómatas androides de Jacques de Vaucanson: «el flautista» y «el pato digestivo». Usando el cartón perforado de Falcon, Jacquard perfeccionó el telar de Vaucanson, prefigurando la revolución industrial. Pero se necesitará casi un siglo para que esta técnica de programación binaria se aplique a las máquinas herramienta y robots CNC. Robótica industrial, que utiliza toda la gama de tecnologías neumáticas, hidráulicas y eléctricas, desarrollada a partir de la década de 1960 gracias a los avances en electrónica, circuitos integrados y microcomputadoras. Recogiendo fruta en los huertos, limpiando el bosque de las Landas, limpiando los andenes del metro, repostando los autobuses, extrayendo carbón de las profundidades de las minas, soldando oleoductos bajo el mar y explorando los restos del titánico, intervenir en el corazón mismo de una central nuclear dañada, reparar la antena de un satélite en el espacio, vigilar almacenes e incluso prisiones… pero también asistir a discapacitados, realizar los micromovimientos del cirujano para una delicada operación del ojo, ayudar al ama de casa en sus actividades domésticas…, tantas labores variadas que entran dentro de la robótica no manufacturera, también llamada robótica de servicio. Esto se ha desarrollado en paralelo con la tecnología de producción, pero más lentamente: requiere el dominio de maquinaria mucho más elaborada que los robots industriales, en particular, plataformas móviles autónomas capaces de realizar tareas complejas y que cuentan con computadoras a bordo y sensores de proximidad y ambientales para evitar obstáculos Estos robots recién comienzan a salir de los laboratorios, pero representan un enorme campo de aplicación para la robótica. Es por eso que son objeto de programas de investigación y desarrollo en los Estados Unidos (para necesidades militares) y en Japón. En Francia, esta investigación empieza a dar lugar a prototipos, especialmente en agricultura, con el robot recogedor de frutas magalí de Cémagref, robots de limpieza de metro para la RATP así como de seguridad civil, utilizados para el desminado y neutralización de artefactos explosivos. Hay seis familias principales de robots que no son de fabricación: los que trabajan en entornos extremos o en entornos hostiles para los humanos (nuclear, espacial, fondo oceánico); robots de servicios profesionales (limpieza); robots agrícolas y forestales; las de minería, construcción y obras públicas; robots de aplicaciones médicas; finalmente, máquinas para el público en general para uso doméstico, pero también para la educación. Actualmente, la robótica está integrada en un concepto más amplio de automatización: la tecnología de producción. Este neologismo marca la entrada de la computadora en los talleres de producción, siguiendo el ejemplo de la ofimática para el trabajo administrativo y contable. En un taller de mecanizado flexible, los robots están asociados a máquinas herramienta de control numérico y centros de mecanizado de propósito general equipados con cambiadores automáticos de herramientas, mientras que las piezas a mecanizar se transportan a las distintas estaciones de trabajo mediante transportadores programables o carros móviles guiados por cable autónomos. La producción es gestionada en tiempo real por ordenadores que optimizan el tiempo de funcionamiento de cada máquina, tienen en cuenta el suministro de herramientas y materias primas y realizan la programación óptima de la producción en función de los pedidos recibidos cada día. Minimizar stocks, eliminar piezas en espera frente a las máquinas, cambiar la producción sin modificar el layout de las máquinas son los retos de la flexibilidad buscada. Estas instalaciones de producción también están asociadas a estaciones de diseño asistido por computadora (CAD): gracias a sus pantallas gráficas interactivas y software especializado, permiten al ingeniero de diseño diseñar y ver inmediatamente las piezas y estudiar los métodos de fabricación.
Fechas clave de la robótica
Creación por el escritor checo Karel Čapek de la palabra “robot” (del checo robòta, trabajos forzados).
Control numérico estudiado a petición de la US Air Force.
Desarrollo de telemanipuladores para la industria nuclear americana.
George C. Devol patenta un robot programable.
Puesta en marcha del primer robot industrial, Unimate, construido por Unimation según las patentes de G. C. Devol.
Comienzo de la robótica en Japón en Kawasaki, que adquiere estas patentes.
El CEA estudia máquinas móviles de intervención y mantenimiento para las centrales nucleares francesas.
La firma sueca ASEA presenta el primer robot «totalmente eléctrico».
Investigación en robótica avanzada en Estados Unidos y lanzamiento del programa “Fábrica sin hombre” en Japón.
Los primeros robots de soldadura franceses en servicio en la fábrica de Renault en Flins.
Inauguración del primer taller flexible francés en Renault Industrial Vehicles en Saint-Étienne.
Desarrollo del concepto de “producción” y lanzamiento de un plan por parte de las autoridades públicas francesas.
Primer robot industrial asociado a un sistema de reconocimiento visual en la planta de Renault en Cléon.
Wasubot, organista robótico en la Exposición Universal de Osaka.
Los sistemas de visión electrónica y las redes informáticas locales se están instalando en las fábricas.
La robótica encaja en el concepto de CAD/CAM (diseño y fabricación asistidos por ordenador).
Las principales etapas de la robótica.
Hacia la robótica de servicios
Del taller flexible a la fábrica del futuro
