Tipos de robots: Características y Clasificación

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El mundo de la robótica es muy amplio, y es por eso que se desarrollan diferentes tipos the robot. Aprenda todo sobre los diferentes TIPOS DE ROBOTS, que realizan los procesos como cualquier ser humano, no sólo en la industria, sino también en el hogar.

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Tipos de robots

Antes de iniciar a clasificar los tipos de robots que existe, primero se definirá qué es un robot. Un robot es un dispositivo diseñado a partir de piezas mecánicas, electrónicas y otras, que son controladas por una programación interna, capaces  de comprender su entorno y realizar acciones que le permitan realizar para las tareas las cuales está diseñado. Las primeras aplicaciones que tuvo la Tecnología robótica fue para la automatización de los procesos de las industrias, lo que les permitía fabricar en masa en un menor tiempo sin llegar a explotar a sus empleados. Hoy en día las aplicaciones de los robots varían desde la agricultura hasta viajes espaciales.

Qué es la robótica

La tecnología robótica, es la combinación de diferentes ramas académicas como la mecánica, electrónica, sistemas, entre otras. Está tecnología contribuye a suplir las labores de arduo trabajo que son realizadas por la mano de hombre, y que se requiera que sean finalizadas rápidamente y con un mínimo de error. 

La robótica es entonces la ciencia que se enfoca en la investigación, diseño y desarrollo de robots, con la finalidad de lograr fabricar estos dispositivos mecatrónicos capaces de sustuir o brindar apoyo al ser humano en las tareas en las que son necesarias la automatización, precisión y rapidez.

Diferencias entre un robot y un bot

Es fácil confundir los términos bot y robot, sin embargo la diferencia más distintiva entre ambos que un robot es tangible mientras que un bot no. Una de los componentes que caracterizan a un robot está en su armazón o su estructura física. En cambio, un bot es la programación o software que se ejecuta mediante Internet.

Qué países instalan más robots en el mundo

En la década de los setenta el uso de los robots eran principalmente aplicados por las fábricas automovilísticas de Japón y Estados Unidos. Luego, en la década de los ochenta, Japón se posicionó como el líder en la investigación, diseño y desarrollo de la tecnología robótica en el mundo. Desde ese momento, los tipos de robots industriales y sus aplicaciones fueron diversificándose conforme aumentaba la tecnología.

Actualmente, los países más desarrollados en materia a los robots son: Estados Unidos, China, Japón, Corea del Sur y Alemania. Sin embargo, hoy en día China es el país líder según la Federación Internacional de Robótica o la IFR por sus siglas en inglés, quienes estiman que China llegará a contar con ciento treinta robots por cada cien mil habitantes para el años 2021.

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Evolución de la Inteligencia Artificial y la Robótica

Los robots fueron desarrollándose y volviéndose más autómatas en cuanto a las tomas de decisiones sin depender de un operador que lo controlara. Esto fue posible porque fueron evolucionando sus programaciones y los materiales o componentes que conforman a los robots. Esta evolución de la Inteligencia artificial y la Robótica se particionó en cuatro generación, las cuales detallaremos más adelante. Estas cuatro generaciones además clasifica  qué tipos de robots existen.

¿Para qué sirve un robot?

El desarrollo  de la tecnología ha sido el impulsor idóneo para el avance de la robótica y sus distintas aplicaciones como en áreas como la agricultura, pescadería, minería, exploración, transporte, educación, medicina, geografía, ambiental, relaciones sociales, entre otros.

Sin embargo, el principal propósito de la existencia de los diferentes tipos de robots es minimizar las tareas pesadas e incluso peligrosas para el ser humano. El impacto de los robots en el mundo moderno ha llevado al replanteamiento de sus políticas internas para el avance y sustentabilidad del desarrollo de los robots. 

Ingeniería robótica y mecatrónica

Las carreras académicas que estudian directamente el diseño y construcción de los robots son la ingeniería mecatrónica o la robótica. Estas carreras combinan las ciencias de la mecánica, electrónica, sistemas, computación, entre otros.

Origen e Historia de los robots y de los primeros autómatas

Los primeros robots de los que se tienen nociones datan del Siglo I a.C. Los cien diseños que describieron Ctesibio de Alejandría, Filón de Bizancio, Herón de Alexandria, y otros, mostraban diferentes dispositivos capaces de realizar acciones de forma autómata. Una iniciaba su acción utilizando fuego, otra el viento, otra una moneda.

Fueron los inventos diseñados por el ingeniero español Leonardo Torres Quevedo que se usa la palabra “automática”. El mando inalámbrico a distancia, el ajedrecista automático y el primer transbordador son algunos de sus inventos más destacados. 

Y no podemos hablar de robots sin mencionar Alan Turing, es quién edificó las bases de la robótica y de la inteligencia artificial. Su trabajo más destacado ha sido la decodificación los códigos nazis de la máquina Enigma. Este suceso fue uno de los elementos más importantes que garantizaron la victoria en la Segunda Guerra Mundial, y además permitió el avance de los lenguajes de programación que han cambiado la tecnología tal y como hoy conocemos.

En los tiempos de la segunda Guerra mundial fue cuando el mundo de la ciencia y tecnología avanzaron exponencialmente dado a las investigaciones que se realizaban para el desarrollo de nuevas armas, medicinas y tecnologías que brindaran las soluciones técnicas a las problemáticas que se enfrentaban en ese momento. 

Origen y etimología de la palabra robot

La palabra eslava “robota” es la que bautizó a los robots, la cual hace referencia al trabajo hecho de manera forzada.Fue Karel Capek quien realizó una obra de teatro llamada R.U.R, que es el diminutivo de Rossum´s Universal Robots. En esta obra se interpretaba una empresa que fabricaba humanos artificiales trabajaban como obreros.

¿Cuál fue el primer robot real de la historia?

El primer robot que existió fue presentado en 1936 y llevaba por nombre Elektro. El robot Elektro tenía una estructura física similar a la de un hombre con un altura aproximadamente de dos metros y pesaba ciento veinte kilos. También podía decir hasta setecientas palabras y caminar.

Las Tres leyes de la robótica de Isaac Asimov

Isaac Asimov era un escritor de ciencia ficción, y fue en su novela “Círculo Vicioso” donde redactó las Tres Leyes de la Robótica, donde estableció que:

  • No puede hacer daño a un ser humano.
  • Debe de cumplir las órdenes dadas por un ser humano mientras no haga daño a ningún otro humano.
  • Debe de velar por su existencia siempre que no sea contradictoria con la primera y la segunda ley.

Estas leyes fueron transportadas de la ciencia ficción a la vida real, y hoy en día los robots son regidos bajo esas tres leyes. 

George Charles Davol, el inventor de la robótica industrial

George Charles Davol es reconocido mundialmente como el creador del primer robot industrial. Fundó junto Joseph F. Engelberger en 1948 una innovadora empresa de robótica donde se desarrolló la primera máquina programable de la historia. Este robot era adaptable y podía realizar diferentes trabajos, y sirvió como base para la creación de los futuros robots con aplicaciones industriales. 

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Tipos de robots y cómo se clasifican

Los robots tienen dos maneras de clasificarse bien sea por su línea en el tiempo o de acuerdo a su estructura física. Comenzaremos su clasifica de acuerdo a su línea de tiempo:

1era Generación: Robots Manipuladores

Son aquellos robots que son manejados por un humano, los cuales cumplen sencillas funciones como sujetar y desplazar objetos. En la famosa película “Willy Wonka y la fábrica de chocolate” se presenta en la fábrica de dentríficos un robot que se encargaba de colocar la tapa de los tubos dentríficos. Es el perfecto ejemplo de uno de los tipos de robots manipuladores.

Existe otro tipo de robots manipuladores que se utiliza en el estudio del SAR o de la Tasa de Absorción Específica. En esta prueba, se coloca un líquido con los composición química que simula la composición misma del ser humano dentro de un contenedor que cuenta con la forma de hombre. Entonces, se ubica un teléfono celular en donde estaría la oreja del individuo y se realiza una llamada a este celular.

El operador encargado de realizar esta prueba le indica mediante un plano cartesiano los puntos exactos donde el robot, en este caso con forma de brazo mecánico, debe realizar las mediciones. El robot recibe la instrucciones por medio de un programa especial y procede a realizar los movimientos y mediciones indicadas.

Este estudio permite determinar los efectos que causan las radiaciones no ionizantes a los seres humanos que son expuestos a ellas por largos periodos de tiempo, como por ejemplo las generadas por un teléfono celular durante una llamada telefónica. En este caso, el robot cumple una función primordial porque se requiere de una extrema precisión y que no existan alteraciones al momento de las mediciones, como sucedería en el caso del pulso del ser humano.

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2da Generación: Robots de Aprendizaje

Estos robots tienen la capacidad de observar memorizar y almacenar en una base de datos las experiencias obtenidas para luego aplicarlas en un futuro. Los robots tienen diferentes maneras de aprender, y estas formas de aprendizaje van directamente relacionados con la programación interna del robot.

Aprendizaje por imitación

Los robots tienen distintas formas de aprender, una de ellas es la imitación. El robot posee sensores que le permiten observar a un operador, grabar sus movimientos y almacenar esta información en su memoria interna, para luego intentar replicarlos.

Aprendizaje reforzado

De la misma forma en la que los animales se entrenan al premiarlos cuando realizan con éxito la orden dada, son reforzados los robots. El robot ejecuta su primera orden y a medida que va obteniendo resultados positivos, entonces va mejorando la toma de decisiones. Su refuerzo, es alcanzar un objetivo, por ejemplo como el ganar una partida de ajedrez.

Aprendizaje profundo

El aprendizaje profundo consiste en la imitación del comportamiento neuronal del cerebro. Cuando los sensores naturales del cuerpo captan un suceso, una primera neurona interpreta la información recibida, e inmediatamente inicia una secuencia de neuronal que hace enlaces entre ellas para reaccionar al suceso.

En el caso de los robots, los sensores van enviando la información y se va analizando por partes. Por ejemplo, un robot que dispone con reconocimiento facial, lo primero que hace es visualizar el rostro. Al hacer esto, su red ciberneuronal inicia el análisis de los colores que conforman ese cara, luego descifra las figuras geométricas la componen, y finalmente segmenta el rostro en miles de cuadros o pixeles para profundizar en los detalles.

Árbol de decisiones

Un árbol de decisiones es un esquema lógico que va avanzando conforme se van proporcionando las respuestas. Por ejemplo, cuando se ingresa a un sistema de corrección de fallas por la falla de algún servicio, la primera pregunta del sistema es “¿Tiene encendido su equipo? Si/No”. Al momento de indicar la respuesta, se hace un enlace a otro esquema lógico, y así sucesivamente hasta solventar el inconveniente.

De la misma manera funcionan los algoritmos computacionales que se programan en el cerebro del robot. Cuando ocurre un suceso, el robot comienza a ejecutar los diferentes esquemas y va almacenando los resultados obtenidos. Finalmente, cuando logra con éxito la solución o el objetivo, el robot guarda las decisiones o acciones que dieron como resultado el éxito, lo cual le permite responder más rápidamente una próxima vez que ocurra el mismo suceso. Se puede decir entonces, que el robot aprendió y memoriza su experiencia.

3era Generación: Robots con control sensorizado

Estos robots reaccionan de acuerdo a la información que perciben de sus sensores. Su controladora o computadora interna indica las acciones que deben tomar el robot de acuerdo a la información obtenida de estos sensores. Además, estos robots cuentan con la capacidad de reprogramarse, a fin de lograr adaptarse a su entorno.

Como se puede observar estos robots dependen mucho de sus sensores para la ejecución de las programaciones internas de control. Es decir, a medida que van captando la información proveniente de sus sensores es cuando comienza la ejecución de su programación para realizar los movimientos y responder de forma correcta para adaptarse a su entorno.

Un ejemplo sencillo de estos robots es el vehículo seguidor de una línea negra. Los sensores infrarrojos que tiene integrados van captando el color negro, haciendo que su programación comande que continúe avanzando. Al momento de desviarse de la línea negra, los sensores infrarrojos dejan de detectar el color negro y su programación interna ordena la corrección del curso.

4ta Generación: Robots inteligentes

Estos robots se encuentran constantemente en retroalimentación entre el robot y su controladora, lo cual implica una toma de decisiones más rápidas y precisas, y por tanto reacciones por parte del robot, conforme va progresando el suceso.

Usualmente, los robots inteligentes tienen sensores más sofisticados y programaciones internas más complejas que los robots de la tercera generación. Básicamente, estos robots pueden adaptarse y aprender del entorno que los rodea.

Tipos de robots: Poliarticulados

La estructura de los robots está definida por su movilidad o parentesco a los seres vivos. En este caso, son aquellos robots que no tienen desplazamiento o en su defecto es mínimo, haciéndolos ideales para realizar tareas muy repetitivas, cardinales, que abarquen un área muy amplia y que requieran de gran precisión. 

Estos robots también sirven para para transportar o realizar trabajos de precisión en espacios reducidos. Incluso, existen robots poliarticulados que tienen participación en la construcción de tarjetas electrónicas, porque son de gran ayuda, debido a que reducen el tiempo de fabricación y permiten la producción en masa.

Tipos de robots: Móviles

Estos robots cumplen la función de hacer grandes desplazamientos. Los robots móviles son comúnmente utilizados para exploración y transporte. En el caso de derrumbes o de fenómenos naturales se utilizan estos robots para la exploración debajo de los escombros en búsqueda de vidas humanas, también los hemos visto en zonas de alto riesgo, e incluso ser llevados para la exploración de otros planetas. Su nivel de tecnología es relativamente alto y son capaces de interpretar su entorno para poder adaptarse al mismo.

El robot móvil más reconocido es el robot Curiosity, el cual se encuentra actualmente en la superficie del planeta Marte. Su misión consiste en la detección de los componentes y procesos biológicos que permiten la vida como el carbono, el oxígeno, el hidrógeno, el fósforo, el nitrógeno y el azufre.

Al igual que la detección de la composición química de la superficie y los procesos de erosión y formación del terreno, la evaluación del ciclo del agua y la detección de radiación en el planeta.

Esta misión de exploración es posible gracias al robot móvil Curiosity. Es innegable que la realización de esta tarea por parte de un ser humano implicaría un riesgo extremo, ya que sería sometido bajo las fuerzas y agentes ambientales desconocidos de este planeta. Sin embargo, la única manera de conocer estas condiciones es precisamente mediante la  exploración del terreno, haciendo necesario el uso del robot.

Tipos de robots: Androides

Son los robots con la apariencia más parecida a los seres humanos, pero además que intenta imitar el comportamiento, los procesos de aprendizaje y de lógica que realiza naturalmente el hombre.

El país más avanzado en la robótica hoy en día es a Japón, quien presenta en el Museo Nacional de Ciencias Emergentes e Innovación en Tokio a los androides más reales y famosos del mundo.

El objetivo general de los robots androides es lograr imitar física y conductualmente al ser humano. Esto incluye en realizar los movimientos motrices propios del hombre lo más similar posible, e igualmente imitar el comportamiento que tiene el cerebro humano, a fin de evaluar y responder autónomamente como lo haría una persona.

Sin embargo, aun cuando los androides superan al hombre en ciertas habilidades, como la solución de problemas matemáticos de forma rápida, les falta algo que es característico en el ser humano que es una consciencia.

Si tomamos como ejemplo ficticio a “Wall-E” se puede observar que lo que hace diferente a Wall-E de los demás robots es precisamente la capacidad de tener sentimientos porque los desarrolló voluntariamente, y no porque formaban parte de su programación. Era capaz de sentir empatía, ser consciente de su propia existencia y necesidades. Todo esto era posible porque Wall-E tenía consciencia. 

El primer robot Androide fue presentado al público en el 2005 en Japón. Se trataba de un robot androide con aspecto femenino o también denominado ginoide, el cual era capaz de hacer gestos como respirar, pestañear, mover sus manos y mover la cabeza. Luego, en Corea del sur se presentó el Ever-1, el cual podía mover sus labios sincronizadamente con las palabras que iba diciendo el robot, y además hacer contacto visual durante la conversación.

Tipos de robots: Zoomórficos

En este caso, son similares a los Androides pero con la diferencia que buscan imitar la biomecánica de los seres vivos, o los movimientos que realizan los animales.

DARPA es una agencia estadounidense que se enfoca en el financiamiento, investigación y desarrollo de la tecnología robótica enfocada en defensa. Entre estos proyectos el AlphaDog, el cual es un robot que tiene como misión llevar cargas de hasta ciento ochenta kilogramos por treinta kilómetros, todo esto mientras transita por terrenos difíciles como hielo, rocas, desnivelaciones y otros, y por si fuera poco siguiendo a su soldado. Además, tiene la habilidad de recuperar el equilibrio, saltar o evadir obstáculos, subir escaleras y reincorporarse de una caída, sin generar mucho ruido.

Todos estas características del AlphaDog buscan semejar el comportamiento y actitudes de un perro o a una mula.

Tipos de robots: Híbridos

Son todos los robots que combinan más de una de las características mencionadas anteriormente.  

Ventajas de los robots y la robótica

A continuación, se presentarán algunas de las ventajas más importantes del uso de los robots en el proceso de fabricación:

  • Reduce los costes en la línea de producción.
  • Se incrementa el porcentaje de la producción.
  • La calidad del producto se ve mejorada.
  • Se evitan labores de alto riesgo para que los operarios.
  • Es un operador artificial que, si se desea, puede trabajar durante 24 horas continuas sin necesidad de hacer algún descanso o que le produzca fatiga.
  • A pesar de ser costosos, la recuperación de la inversión suele ser rápida y desde ese momento no requiere de algún salario, sólo gastos por mantenimiento. 
  • Por ahora, no  se pagan impuestos añadidos por su labor. 

Desventajas de los robots

Los robots sustituyen a personal obrero en los puntos estratégicos del sistema que permite la automatización

La inversión inicial en un sistema que incluyan robots suelen ser muy altas.

Es necesario el mantenimiento preventivo para prolongar su periodo de vida, lo cual implica un gasto económico y paralización de la fabricación durante el mantenimiento.

Es necesario contratar y capacitar a personal para que atienda la necesidades del robots y garantice el funcionamiento del mismo. 

Automatización y robótica industrial

La automatización industrial puede definirse como el proceso de integración de elementos, como los robots, que se hacen los trabajos repetitivos de forma automática. Ahora bien, los deben confundir los robots industriales con los robots que prestan servicios.

Tipos de robots según su función

A continuación se presentarán los robots clasificados de acuerdo al área a la cual son aplicados.

Tipos de robots: Industrial

Los robots industriales son aquellos que realizan labores dentro de una línea de producción para la automatización de procesos. Generalmente, son movimientos automáticos en puntos de complejidad o repetitivos. Estos robots son multifuncionales y pueden ser reprogramados y se ubican en ambientes controlados, por ejemplo como la temperatura, para evitar daños al robot. 

Tipos de robots: De servicios

Suelen ser robots móviles, es decir que pueden desplazarse. A diferencia de los robots industriales, los robots de servicio suelen encontrarse en ambientes controlados y, en ocasiones, pueden trabajar incluso en ambientes hostiles. Dentro de los robots de servicio se encuentra subdividido por la siguiente clasificación:

  • Domésticos: estos robots se encargan de cumplir con las tareas del hogar y las labores rutinarias. También, dentro de esta categoría existen robots para los sistemas de seguridad y vigilancia.  Uno de los robots domésticos más comúnmente utilizados es el Roomba de la empresa iRobot.
  • Investigación: este robot se encuentran principalmente en los centros de investigación o laboratorios donde se desarrollan proyectos innovadores. Tiene morfologías diferentes y por lo usual son robots muy específicos o incluso son los mismos proyectos de investigación.
  • Exploración: como mencionamos anteriormente existen robots que son enviados para realizar operaciones de exploración y estudios del entorno. Un ejemplo, es el robot Curiosity que hoy se encuentra en la superficie del planeta Marte.

Tipos de robots: Militares

Estados Unidos es uno de los principales países que investiga y desarrolla robots con fines de ser aplicados en los campos de batallas para que brinden algún tipo de ventaja contra el enemigo. Anteriormente mencionamos el proyecto de AlphaDog que consta de un robot zoomórficos que utilizado como robot de carga. Generalmente, este Tipos de tecnología es utilizada en primer lugar en el área militar es por eso que posiblemente muchos de los robots que hoy en día puedan existir son desconocidos.

Tipos de robots: Médicos

Estos robots son los que realizan tareas en el área de la medicina. Por ejemplo, pueden realizar operaciones de precisión como en el caso de los cirujanos que cuentan con brazos robóticos que son controlados por los doctores de forma remota.

También, son aquellos robots que sirven como prótesis humanas que pueden ser controladas por las pulsaciones neuronales, es decir controladas por la mente.

Otro ejemplo de los robots en el área de la medicina son los nano robots, los cuales son fabricados A partir de elementos moleculares o que se encuentran dentro de la escala de los nanómetros. Estos robots pueden ser implantados dentro del ser humano por medio de una intravenosa para que puedan combatir enfermedades o ayuden a la regeneración de los tejidos orgánicos.

Juguetes robot educativos

Estos robots apoyan en los procesos educativos de los niños de forma entretenida. Entre los robots educativos más conocidos está la línea de Mindstroms de Lego. Esta línea tiene como objetivo principal el brindar a los niños los conocimientos básicos de robótica. 

El reto tecnológico del futuro

El próximo reto que deben superar los robots es el de la inteligencia artificial. De hecho, es tal su importancia que empresas como Tesla, Google y Amazon se encuentran a la carrera de lograr dominar esta tecnología. 

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