Aplicación de la Robótica en las Carreras de Ingeniería en...

142 CITEG Revista Arbitrada. Año I. N°2. Julio - Diciembre 2007

Aplicación de la Robótica en las Carreras de Ingeniería en Universidades PúblicasIng. Nelson Inojosa

I. INTRODUCCIÓN

El desarrollo de las denominadas nuevas tecnologías, se inicia con la aparición de dispositivos que permitieron al ser humano comunicarse de manera más eficiente y rápida. Posteriormente y debido al vertiginoso desarrollo de las nuevas tecnologías, estas parecen avanzar sin control y objetivos bien delimitados y parece ser que sólo los objetivos y deseos de las personas que tienen la capacidad de decisión, recursos y conocimientos sobre el particular se cumplen.

Por lo tanto, las nuevas tecnologías tienen un impacto en la comunicación en general y en la información en particular, que además impacta en la dinámica social, como por ejemplo los cambios de valores, comportamientos y actitudes. Un aspecto social, quizás el más importante, en donde, desde sus inicios pero sobre todo en los últimos años ha impactado de sobremanera y ha ido revolucionando algunas de sus características que se creían firmes, es la educación. En este sentido, es importante no dejar pasar más tiempo para hacer una reflexión y a la vez una crítica, del importante papel que actualmente juegan las nuevas tecnologías en el proceso de enseñanza-aprendizaje. Esto debido a la importancia que tiene en el contexto mundial, en donde los países desarrollados

tecnológicamente las aplican desde hace tiempo.

Con la aparición de las nuevas tecnologías se da origen a un gran número de ciencias multidisciplinarias; este es el caso de la Robótica. La Robótica es una ciencia que surge a principio de la década de los 60 y que a pesar de ser una ciencia relativamente nueva, ha demostrado ser un importante motor para el avance tecnológico en todos los ámbitos (Industria de manufactura, ciencia, medicina, industria espacial, entre otros), lo que genera expectativas muy interesantes para un tiempo no muy lejano.

Sin embargo, es en la Industria de Manufactura donde la Robótica encuentra un campo de aplicación muy amplio. Su función es la de suplir la mano de obra del hombre en aquellos trabajos en los que las condiciones no son las óptimas para este (minas, plantas nucleares, el fondo del mar, entre otros) en trabajos muy repetitivos y en innumerables acciones de trabajo.

Las Universidades de la Región Guayana juegan un papel importante para la sociedad y el sector industrial ya que como organismos están consciente de los cambios frente a los avances tecnológicos y que se plantean como reto el de emprender, renovar y crear estructuras para la transformación en sus procesos educativos, en

Aplicación de la Robótica en las Carreras de Ingeniería enUniversidades PúblicasIng. Nelson InojosaÁrea de InformáticaUniversidad Nacional Experimental de [email protected]

143CITEG Revista Arbitrada. Año I. N°2. Julio - Diciembre 2007, pp. 142 - 158


una nueva visión del aprendizaje, conservando lo positivo de los mismos, pero con una posición de asumir nuevas posturas que le permitan contribuir con su acción, para ello es necesario contar con docentes dispuestos y comprometidos con su rol pedagógico y andragógico, a “desaprender” los viejos esquemas a deseducarse de lo tradicional, pero con una disposición detonante de la creatividad, inventiva e innovación en la praxis.

La aplicación y uso de la Robótica en las carreras de Ingeniería en universidades de la región Guayana, específicamente el área de informática, permitirán que esta área se conviertan en generadora de procesos productivos de enseñanza-aprendizajes interactivos que conduzcan por el sendero del éxito, identificado como la formación de las nuevas generaciones mediante el uso intensivo de las nuevas herramientas tecnológicas.

El presente ensayo, plantea la aplicación y uso de la Robótica en las carreras de ingeniería en universidades de la Región Guayana como estrategia tecnológica/didáctica.

En este sentido, el presente trabajo está conformado por 4 temas; en el tema 1 se expone La Robótica en la Ingeniería e Industria; en el tema 2, se plantea la Relación entre la Robótica y la Inteligencia Artificial; el tema 3, presenta la Robótica y las Nuevas Tecnologías; por último, el tema 4 pasea por las Experiencias de la Aplicación de la Robótica en Universidades Latinoamericanas.

II. DESARROLLO

1. La Robótica en la Ingeniería e Industria

La robótica es una rama de la tecnología que estudia el diseño y construcción de máquinas capaces de desempeñar tareas repetitivas o peligrosas para el ser humano. Las ciencias

y tecnologías de las que deriva podrían ser: el álgebra, los autómatas programables, las máquinas de estados, la mecánica, la electrónica y la informática.

La robótica como ciencia que estudia los robots, es multidisciplinaria. Es por ello que el uso y aplicación de la misma se ha convertido en una herramienta tecnológica de gran importancia para el desarrollo potencial e industrial a nivel mundial, facilitando éste el desarrollo de trabajos en las grandes, medianas y pequeñas industrias, teniendo estas aplicaciones en diferentes áreas de la sociedad.

Actualmente, las áreas de ingeniería que trabajan en el desarrollo de la robótica cada vez enlazan nuevas ciencias dedicadas a las investigaciones tecnológicas, promovidas estas por entes generadores de conocimientos representadas principalmente por las universidades que son las encargadas de generar las experiencias indispensables para el desarrollo e integración del ser humano capaz de enfrentarse a los nuevos avances tecnológicos de manera efectiva.

La Robótica comprende campos tan aparentemente diferentes como diseño de máquinas, teoría de control, microelectrónica, programación de computadoras, inteligencia artificial, factores humanos y teoría de la producción. Se puede contemplar la Robótica como una ciencia que, aunque en ella se han conseguido grandes avances, ofrece aun un amplio campo para el desarrollo y la innovación tecnológica y es precisamente este aspecto el que motiva a muchos investigadores y aficionados a los Robots a seguir adelante, planteando Robots cada vez más evolucionados y complejos.

Principales aplicaciones

� Ensamblado. Agrupa los robots utilizados en el ensamblado, inserción, montaje, corte, soldadura, otros.



� De procesamiento especial: agrupa los robots que llevan a cabo cortes mediante láser o chorro de agua a presión.

� De medida, inspección y testeo. � De empaquetado y paletizaje. � De estampado. � De tratamiento a altas temperaturas. � De modelado de plásticos. � De soldadura: agrupa los robots de soldadura

de arco, punto, gas, láser, otros. � De pintura y pegado. � De carga y descarga.

En general, la aplicación de la robótica a estos sectores se caracteriza por la falta de estructuración tanto del entorno como de la tarea a realizar, y la menor importancia de criterios de rentabilidad económica frente a la de realizar tareas en entornos peligrosos o en los que no es posible el acceso de las personas. Estas características obligan a que los robots de servicio cuenten con un mayor grado de inteligencia, puesto que se traduce en el empleo de sensores y del software adecuado para la toma rápida de decisiones. Puesto que en muchas ocasiones el estado actual de la inteligencia artificial (disciplina que aborda esta problemática) no esta lo suficientemente desarrollado como para resolver las situaciones planteadas a los robots de servicio, es frecuente que estos cuenten con un mando remoto, siendo en muchas ocasiones robots teleoperados.

Dentro del mismo orden de ideas, centros de investigación en robótica como la universidad de Carnegie-Mellon o el jet propulsión laboratory (JPL) en Estados Unidos, han orientado desde hace tiempo buena parte de sus esfuerzos de investigación en robótica en esta línea, desarrollando robots especializados, capacitados para trabajar en el exterior, en entornos no estructurados y peligrosos (superficie de planetas, volcanes, desastres nucleares, etc).

Hoy en día los avances tecnológicos han repercutido en todos los sectores de la sociedad beneficiando de una u otra forma a la misma. Dentro de algunos de los avances se encuentra la evolución de la informática identificada principalmente con la aparición del computador con capacidades de procesamiento de información en grandes magnitudes, así como también la aparición de la robótica la cual en los últimos años ha tenido una evolución tecnológica cada vez más específica siendo esta aplicada y dirigida a muchos sectores de la sociedad. La misma se ha transformado en la más interesante técnica capaz de cambiar de raíz el trabajo del hombre.

La robótica hoy en día, se ha convertido en una herramienta principal en el aporte de soluciones a los sectores industriales, manufactureros y en la medicina, todos estos apoyados por proyectos de investigaciones desarrollados por centros de investigación y universidades de muchos países interesados en utilizar las nuevas tecnologías para el aporte de nuevos conocimientos a la sociedad.

Partiendo de ello, es importante conocer que con la evolución tecnológica en el siglo XX y con el desarrollo de la electrónica, asociado a los avances de otras técnicas como la mecánica, la hidráulica, la neumática y la electricidad, dan origen a las primeras máquinas de control y numeración, unido a este con la introducción de los controles numéricos, las máquinas se hacen más flexibles desde el punto de vista de la reconfigurabilidad mediante sus programas, y años después con la aparición de las primeras computadoras electrónicas, el control de las máquinas se hace de un modo más preciso y sofisticado. Es decir, en definitiva, la aparición del computador junto con el desarrollo tecnológico que se experimenta, proporcionan a las máquinas, nuevas formas de planificar y controlar su funcionamiento.



Evolución de la Robótica Industrial

A finales del año 2004, según el informe UNECE/IFR World Robotic 2005, el parque de robot industriales activos en el mundo era de 847.764. El análisis de la evolución de esta cifra a largo tiempo, muestra claramente una estabilización o incluso una cierta recesión en su tasa de crecimiento anual recuperada ligeramente en año 2004 a continuación se muestra en el grafico Nº 1

Gráfico 1. Evolución de los Robots industriales en el mundoFuente: Libro Blanco de Robótica (2006)

Efectivamente tras dos años de caída en la demanda de Robot a partir del año 2003, se ha experimentado una cierta recuperación en el incremento de ventas respecto del año anterior, siendo este del 17% durante el año 2004. Este incremento se concentro en la fuerte demanda de los países asiáticos y un crecimiento moderado en Europa y EEUU. En ambos casos motivados por las fuertes inversiones realizadas en la industria del automóvil y en la industria eléctrica/electrónica.

Es significativo (Grafico Nº 2), que países como Japón, donde se encuentra el 42% de los robot instalados en el año 2004(356.483 de los 847.764 Robots en el mundo) hayan experimentado e incluso en los últimos años una tasa negativa en el número de Robot instalados. Se aprecia un importante crecimiento de la Robótica en Europa pase a que los centros de producción manufacturera están desplazando a los países en vías de desarrollo.

Gráfico 2. Evolución del número de Robots industriales instalados por continenteFuente: Libro Blanco de Robótica (2006)



También es importante señalar que aunque Japón es líder de un número de Robot, las empresas europeas dominan claramente el mercado mundial. La tradición europea en áreas tales como la mecánica de precisión, en controles avanzados y novedosos sistemas sensoriales han hecho que la industria Robótica este dominada en la actualidad por empresas europeas. De las tres empresas más grandes del mundo dos son europeas (ABB Robotics y Kuka) y una japonesa (Fanuc).

ABB es un líder indiscutible, estimándose que su cuota de mercado mundial es de 30%. ABB empresa de origen sueco, desarrolló el primer Robot servocontrolado de la historia en 1974. Kuka, empresa alemana que empezó la fabricación de Robot en serie en 1977, es la tercera productora de Robot del mundo. En segundo lugar por producción lo ocupa Fanuc, empresa creada hace 45 años para elaborar controles numéricos, que en la última década se ha especializado en Robótica.

La lenta evolución de la Robótica industrial puede ser justificada por la posible saturación del mercado industrial de los Robots manipuladores, en particular de las grandes industrias fabricantes de automóviles, habiéndose cubierto las actividades Robotizables con la tecnología existente, y quedando las ventas restringidas en gran medida a la sustitución de unidades obsoletas.

España, con 21.893 unidades, ocupa un significativo séptimo lugar mundial en cuanto a número de Robots instalados, estando por delante Japón, Alemania, EEUU, Italia, Corea y Francia( Grafico Nº 3). Este hecho es debido fundamentalmente que España es uno de los mayores fabricantes de coches en el mundo siendo el quinto/sexto, según el año. El crecimiento del parque de Robot España se ha consolidado los últimos años: un 14% y un

11% en 2002 y 2003, respectivamente según la AER(Asociación Española de Robótica).

La industria española cuenta con una alta densidad de Robots, más de 70 Robots por cada 10.000 trabajadores, siendo la industria del automóvil la responsable en gran parte de este crecimiento, dado que instala aproximadamente un 65-70% de todos los Robots. En este sector las aplicaciones de soldadura por puntos, por arco y pintura son las más demandadas.

Gáfico 3. Parque mundial de Robots en el 2004 (sin Japón)Fuente: Libro Blanco de Robótica (2006)

2. Robótica y la Inteligencia Artificial

La inteligencia artificial es una de las áreas más fascinantes y con más retos de las ciencias de la Computación ya que ha tomado a la inteligencia como la característica universalmente aceptada para diferenciar a los humanos de otras criaturas ya sean vivas o inanimadas, para construir programas o computadoras inteligentes. Hay preguntas profundas que surgen al hacer esta comparación, y la posibilidad de construir una inteligencia maquinísta genera y estímula reacciones fuertes. En particular porque no hay una definición unánime de inteligencia para todas las áreas del conocimiento y todas las corrientes de pensamiento, y como establece McFarland, la inteligencia sólo la podemos medir por el resultado, es decir, podemos apreciar y diferenciar si un comportamiento es o no inteligente.



La investigación en inteligencia artificial se ha disparado buscando solución al problema si las máquinas pueden pensar. El saber si una máquina es inteligente o “ha sido enseñada a pensar” se basa en el despliegue de características que así la califican. Alan M. Turing propuso una prueba denominada el Juego de la Imitación, que actualmente se conoce como la prueba de Turing, la pretensión de la prueba es tener una herramienta objetiva no ambigua de lo que significa que una máquina pueda pensar en un lenguaje operativo.

Tradicionalmente, en computación la robótica se ha visto como un área de aplicación del conocimiento en la que se integran diversos conceptos de la I.A. Según Firebaugh, la IA es el área tecnológica que necesita ser desarrollada y dominada (conocida a fondo) para acelerar la evolución de los robots. Esta visión se deriva de los aspectos en los que la I.A. ha contribuido con técnicas para la comprensión de la robótica y son:

1) Reconocimiento y comprensión de escenas a través de la visión por computador.

2) Análisis de fines medios como una herramienta. Procesamiento del lenguaje natural para la programación y control robótico.

3) Reconocimiento de patrones de los datos de entrada de los sensores.

4) Uso de los modelos para interpretar y controlar un ambiente operativo.

5) Modelos, algoritmos y heurísticas para el aprendizaje maquinístico. Supervisión en-línea y “self-awareness” de la operación del sistema.

Sin embargo con el advenimiento de la robótica reactiva (sistemas basados en el comportamiento) esta se plantea como la opción para investigar el objetivo inicial de la I.A.: ¿podemos generar una inteligencia maquinística comparable a la humana?

La I.A. tiene aplicación en la Robótica cuando se requiere que un robot “piense” y tome una decisión entre dos o más opciones, es entonces cuando principalmente ambas ciencias com-parten algo en común. La I.A. también se aplica a los ordenadores, ya sean computadores personales, servidores de red o terminales de red, ya que su principal aplicación es desarrollar programas computacionales que resuelvan problemas que implican la interacción entre la máquina y el hombre, es decir, las máquinas “aprenderán” de los hombres, para realizar mejor su labor.

Técnicas de la Inteligencia Artificial

Uno de los más rápidos y sólidos resultados que surgieron en las tres primeras décadas de las investigaciones de la IA, fué que la Inteligencia necesita conocimiento. Para compensar este logro imprescindiblemente el conocimiento posee algunas propiedades poco deseables como:

� Es voluminoso � Es difícil caracterizarlo con exactitud � Cambia constantemente � Se distingue de los datos en que se organiza

de tal forma que se corresponde con la forma en que va a ser usado.

Con los puntos anteriores se concluye que una técnica de IA es un método que utiliza conocimiento representado de tal forma que:

� El conocimiento represente las gene-ralizaciones. En otras palabras no es necesario representar de forma separada cada situación individual. En lugar de esto se agrupan las situaciones que comparten propiedades importantes. Si el conocimiento no posee esta propiedad, puede necesitarse demasiada memoria.



Si no se cumple esta propiedad es mejor hablar de “datos” de conocimiento.

� Debe ser comprendido por las personas que lo proporcionan. Aunque en muchos programas, los datos pueden adquirirse automáticamente (por ejemplo, mediante lectura de instrumentos), en muchos dominios de la IA, la mayor parte del conocimiento que se suministra a los programas lo proporcionan personas haciéndolo siempre en términos que ellos comprenden.

� Puede modificarse fácilmente para corregir errores y reflejar los cambios en el mundo y en nuestra visión del mundo.

� Puede usarse en gran cantidad de situaciones aún cuando no sea totalmente preciso o completo.

Puede usarse para ayudar a superar su propio volumen, ayudando a acotar el rango de posibilidades que normalmente deben ser consideradas.

Es posible resolver problemas de IA sin utilizar técnicas de IA (si bien estas soluciones no suelen ser muy adecuadas). También es posible aplicar técnicas de IA para resolver problemas ajenos a la IA. Esto parece ser adecuado para aquellos problemas que tengan muchas de las características de los problemas de I.A.

Los problemas al irse resolviendo tienen entre las características de su solución:

� Complejidad � El uso de generalizaciones � La claridad de su conocimiento � La facilidad de su extensión

Investigación y Desarrollo en Áreas de la IA

Las aplicaciones tecnológicas en las que los métodos de IA usados han demostrado con éxito que pueden resolver problemas complicados de

forma masiva, se han desarrollado en sistemas que:

� Permiten al usuario preguntar a una base de datos en cualquier lenguaje que sea, mejor que un lenguaje de programación.

� Reconocen objetos de una escena por medio de aparatos de visión.

� Generar palabras reconocibles como humanas desde textos computarizados.

� Reconocen e interpretan un pequeño vocabulario de palabras humanas.

� Resuelven problemas en una variedad de campos usando conocimientos expertos codificados.

Aplicación de la Inteligencia Artificial y su Relación con la Robótica

Tareas de la vida diaria � Percepción � Visión � Habla � Lenguaje natural � Comprensión � Generación � Traducción � Sentido común � Control de un robot

Tareas formales � Juegos � Ajedrez � Backgammon � Damas � Matemáticas � Geometría � Lógica � Cálculo Integral � Demostración de las propiedades de los

programas.



Tareas de los expertos � Ingeniería � Diseño � Detección de fallos � Planificación de manufacturación � Análisis científico � Diagnosis médica � Análisis financiero

La evolución de la I.A. se debe al desarrollo de programas para computadores capaces de traducir de un idioma a otro, juegos de ajedrez, resolución de teoremas matemáticos, etc. Alrededor de 1950, Alan Turing desarrolló un método para saber si una máquina era o no “inteligente” denominado “Test de Turing”, en el cual un operador tiene que mantener una conversación en dos sentidos con otra entidad, a través de un teclado, e intentar que la otra parte le diga si se trata de una máquina o de otro ser humano. Sobre este test circulan muchas historias ficticias, pero nuestra favorita es la que trata sobre una persona que buscaba trabajo y al que se le deja delante de un teclado para que se desenvuelva solo. Naturalmente, se da cuenta de la importancia de este test para sus perspectivas de carrera y por lo tanto lucha valientemente para encontrar el secreto, aparentemente sin éxito.

Pero de que sirve crear algoritmos capaces de imitar la inteligencia y el razonamiento humano; es aquí donde la I.A. y la Robótica tienen un punto en común.

La robótica y la inteligencia artificial van tomadas de la mano ya que la una se encarga de la parte mecánica, y la otra de la parte analítica.

La robótica es el diseño, fabricación y utilización de máquinas automáticas programables con el fin de realizar tareas repetitivas como el ensamble de automóviles, aparatos, etc. y otras

actividades. Por ello pienso que la robótica es la parte mecánica de una tecnología, en cambio creo que la inteligencia artificial es la parte analítica o la parte que determina la acción de los robots, ya que los robots no podrían realizar ninguna tarea sin que se les indicara u ordenara la tarea, por ello, aquí es donde entra la inteligencia artificial.

Con la inteligencia artificial se ha logrado que una máquina sea capaz de desarrollar áreas de conocimiento muy específicas y complicadas, haciendo que la máquina pueda simular procesos que el hombre realiza. Pero cabe destacar que aún no se ha logrado que una máquina piense como un humano, se cree que una limitación es el hecho de que el hombre es irremplazable ya que el ser humano cuenta con una característica propia la cual es el sentido común. Pero, sin embargo es importante saber que el desarrollo de estas tecnologías no pretenden reemplazar al ser humano sino que tratan de mejorar el estilo de vida del ser humano, ya que por lo menos los robots hacen que el trabajo pesado sea mas fácil de realizar, y que una máquina no se enferma, ni protesta, ni se cansa y esto puede elevar su utilidad.

3. Robótica y las nuevas tecnologías

El desarrollo general de la sociedad de la información hace que las Tecnologías de la Información y la Comunicación estén cada vez más presentes en la mayoría de aspectos de nuestra vida diaria.

Las nuevas tecnologías abarcan un especto tan amplio de campos tecnológicos y científicos que las aplicaciones mal diseñadas causantes de muchos problemas que ya agrupamos bajo el común denominador de brecha digital (principalmente por su dificultad de uso, por la carencia de criterios de diseño y por la incompatibilidad entre



dispositivos), no disminuyen sino que aumentan exponencialmente.

Entre las múltiples tecnologías emergentes que surgen casi cada día en nuestra sociedad tecnificada, hay tres grupos que consideramos pueden tener una gran importancia para el mejor desenvolvimiento de las personas con discapacidad en su vida diaria, en sus actividades laborales, en su autonomía y en definitiva, en su plena integración social: la domótica, la robótica y la teleasistencia.

La domótica, que con el transcurso del tiempo ha ido adquiriendo diferentes nombres a medida que se especializa en aspectos más amplios, parte de las tecnologías relacionadas con la casa: hoy, términos como hogar digital, edificios inteligentes, inteligencia ambiental y otros, se manejan frecuentemente y son diversificaciones de este grupo de tecnologías.

Como ocurre en la mayor parte de las tecnologías emergentes, estamos hablando bajo este término de muchas tecnologías que a su vez pueden implicarse en otros aspectos de la vida, pero que centramos en el ambiente que nos rodea. Semáforos acústicos, automatización de luces, sistemas de detección de presencia, seguridad electrónica (alarmas y sensores de fugas de gas, agua etc.), motorización de puertas, ventanas y persianas, programación de electrodomésticos, sistemas de riego y un largo etcétera pueden considerarse englobados en la inteligencia ambiental donde, como es lógico, no falta la informática, centro neurálgico de esta inteligencia.

La domótica sigue aún considerándose minoritaria y es relativamente cara, aunque se han experimentado descensos notables en los precios de los equipos, y no ha sido aún enfocada a aspectos sociales que pueden ser útiles a las personas con discapacidad. No obstante, como explicaremos al final del artículo, es patente a

la cantidad de ventajas que pueden aportar al colectivo de personas con discapacidad y al de personas mayores.

La gran cantidad de equipos que pueden ser integrados en el hogar, en edificios y en el propio entorno (desde un grifo con detección de manos para ahorro de agua hasta una cámara de seguridad motorizada; desde un detector de gas hasta un horno con control remoto) nos muestra un panorama altamente heterogéneo en el que todavía es complejo definir estándares que garanticen la plena, rápida y sencilla integración de todos ellos en un punto.

Así, para un usuario medio, plantearse automatizar su casa o apartamento, es hoy algo difícilmente realizable sin el experto asesoramiento de profesionales que ayuden a integrar las diferentes piezas de este complejo puzzle, en el que cada parte ha de entenderse y comunicarse necesariamente con las demás a fin de constituir un todo eficaz.

La robótica, que toma su etimología del checo con el significado de esclavitud, trabajo forzado entre otros, es transversal a la teleasistencia, toda vez que existen robots capaces de atender y cuidar a personas mayores o dependientes. Aunque aquí se esperan muchos más avances en un futuro próximo, existe un reducido número de robots en la actualidad capaces de realizar algunas acciones en este campo.

4. Experiencias de la aplicación de la Robótica en Universidades Latinoamericanas

Perú

El Director del Programa Académico de Ingeniería Industrial y Sistemas de la Universidad de Piura, explica que los planes de estudios de las diferentes facultades así como de la educación básica se deberían incluir a la robótica para una mejor comprensión y



familiarización de esta tecnología que comienza a masificarse. No se puede negar el beneficioso impacto que ha generado la presencia del robot en los diferentes campos de la vida. “Desde lo económico, que implica lo laboral, educativo, médico, industrial y biomecánico, estos aparatos son bastantes útiles para facilitarnos nuestros quehaceres”, así como también hace énfasis en rechazar aquel temor que señala que las máquinas suplantarán al hombre. “En definitiva eso no ocurrirá. Las nuevas tecnologías siempre serán dirigidas y manejadas por el hombre y más bien los robots implicará mayor capacitación y calificación del hombre”. Continúa expresando que “La robótica en Perú se está introduciendo a través de las universidades como una especie de robótica pedagógica, en la que los alumnos desarrollan equipos sencillos para probar estrategias de control o ensayar programas de simulación”.

Ecuador

La escuela superior politécnica del litoral, con su centro de tecnologías de información desarrolla proyectos en el área de la robótica; estos proyectos buscan propiciar el aprendizaje significativo, abriendo oportunidades para el desarrollo de la creatividad y el pensamiento de los estudiantes de la educación pública ecuatoriana con el objetivo de incorporar nuevos conocimientos sobre el uso de las nuevas tecnologías, a través de herramientas tecnológicas, así como desarrollar en los estudiantes una visión diferente del mundo, enfrentándolos al análisis, diseño y resolución de problemas.

Este proyecto de robótica para el desarrollo de la creatividad e innovación se caracteriza por:

� Cuestionar permanentemente el funcio-namiento de las cosas

� Crear o recrear proyectos innovadores, diseñados a partir de intereses motivados por

los entornos socioculturales ecuatorianos y enriquecidos por la imaginación propia de la niñez.

� Construir y controlar, por medio de la tecnología, objetivos que integran recursos didácticos como el Lego y otros materiales.

� Propiciar el análisis, diseño y resolución de problemas.

� Integrar a participantes de diferentes edades para ofrecer diversidad de experiencias, que se comparten al trabajar en grupos.

� Generar un espacio para pensar acerca de los procesos propios de la mente, mediante los juegos y la experimentación.

Chile

Un robot es lo más avanzado de las máquinas controladas por computador. Sus movimientos pueden ser dirigidos con enorme precisión, permitiéndole repetir acciones con exactitud nanométrica y liberando a los humanos de las tareas monótonas, duras, peligrosas o sucias.

Esto tiene una ventaja, ya que por medio de un control computacional, un robot puede ser “enseñado” a realizar una nueva labor. Eso es la llamada Inteligencia Artificial, por la cual al repetirse los nuevos movimientos de la nueva tarea, el computador los recuerda e instruye al robot a realizarlos cuando corresponda. Se espera que esta técnica otorgue eventualmente a los robots completa movilidad, visión, audición y lenguaje.

En la actualidad las aplicaciones concretas de un robot se encuentran en el campo de la industria privada y la investigación universitaria. Empresas mineras, químicas, de explosivos, generadoras de energía y manufactureras son quienes utilizan la tecnología autómata en sus procesos productivos.

Las aplicaciones de los robots son puntuales, ellos responden a determinadas órdenes,



por lo que sirven especialmente para la manufactura. En el mundo desarrollado tanto las grandes como pequeñas empresas utilizan la tecnología automatizada, especialmente en el área de la construcción de automóviles y electrodomésticos, donde la precisión es un elemento de gran importancia.

Empresas de este país ha elaborado e implementado sistemas computacionales y robóticos, como los camiones y perforadoras que se utilizan en la gran minería del cobre. Estos inmensos vehículos son manejados por sistemas automatizados para excavar en lugares peligrosos o difíciles de alcanzar y así evitar accidentes.

Sin embargo, es en las PYMES donde esta tecnología no ha tenido tanto éxito como se esperaba. Según Lefranc la mayoría de la pequeña y mediana empresa es eficiente, pero no ha mostrado recientemente optar por la automatización. “Ahora con los tratados se abre un mercado en el cual es necesario automatizar la producción. Modernizar las manufacturas para entrar al comercio internacional.”

En nuestro país sólo el 5% de las industrias son manufactureras, lo que abre una gran posibilidad de innovación tecnológica. “Podemos darnos el lujo de crear nuevas empresas automatizadas sin echar a nadie, es una gran oportunidad que debemos aprovechar” asegura Lefranc.

En Chile las universidades ya están formando profesionales en el área, pero a su juicio lo que falta es enseñarle a la empresa a manejar esta tecnología y diseñar productos que puedan ser producidos así.

Roboclubs

La robótica llegó a Chile en 1977. Los primeros en desarrollar robots móviles fueron los académicos y estudiantes de la Universidad

Católica de Valparaíso, a quienes después se sumaron las distintas ramas de la Universidad de Chile, de Santiago y otras.

Gastón Lefranc recuerda que la Escuela de Ingeniería de la UCV creó el primer taller de robótica en 1985 y que posteriormente se hicieron una serie de seminarios con visitas ilustres en el tema que venían de Francia y Estados Unidos.

Es en las Universidades donde se da el espacio propicio para que investigadores y alumnos desarrollen nuevas formas de conocimiento en esta área. Al respecto, el profesor Holman Ortiz, director de la Escuela de Ingeniería Electrónica de la Universidad Iberoamericana, señaló a ThM, que gran parte de los estudios de automatización que se desarrollan en su departamento obedecen a proyectos de investigación internas. “Llevamos cuatro años desarrollando programas que incorporan el tema de la automatización de procesos y redes neuronales. Contamos con un robot adquirido en Israel y a partir de él hemos ido creando nuevas aplicaciones”.

Javier Ruiz del Solar, Director del Laboratorio de Robótica de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Chile, señaló a ThM que todos los proyectos desarrollados por su departamento son de exclusiva inventiva de los alumnos y académicos de la Universidad.

“Nuestros trabajos se enfocan al desarrollo tecnológico de robots móviles, su parte algorítmica y la visión. En ese ámbito nuestro mayor orgullo es un robot guía de museo que estará terminado a mediados de julio”.

Si bien la robótica es un área que despierta un gran atractivo para los jóvenes, no es algo que pueda ser fácilmente abordable, señala Ruiz. “Es por eso que hemos creado una sección especial



para los niños que se interesan en los robots y quieran aprender más sobre ellos”, dijo.

Tanta es la pasión por estas máquinas que incluso se han inventado competencias internacionales de lucha entre robots y campeonatos de fútbol. Para la mayoría de los creadores nacionales, las luchas entre estas invenciones son algo reprochable, pero las competencias deportivas son algo a lo que aspiran perfeccionar cada día más.

Las máquinas hoy nos ayudan en las tareas más complicadas y peligrosas de nuestras vidas.

Pontificia Universidad Católica de Chile

La Escuela de Ingeniería de la Pontificia Universidad Católica de Chile realiza el Campamento Tecnológico de Robótica en el Campus San Joaquín. La iniciativa es un proyecto Conicyt-Explora, financiado conjuntamente entre Explora, la UC y DICTUC, y su objetivo es desarrollar habilidades y motivar a estudiantes de enseñanza media para que realicen actividades de ciencia y tecnología en dependencias universitarias.

En particular, este campamento se enfoca en aspectos de mecánica, física, ciencias de los materiales, electrónica y programación. Durante dos semanas, 40 alumnos de diferentes colegios asisten a talleres sobre los temas mencionados, los cuales son aplicados en la fabricación de un vehículo (robot) capaz de desarrollar algunas tareas básicas en forma autónoma.

Los mejores alumnos desarrollarán un proyecto tecnológico durante el año de impacto social. Los jóvenes tendrán la misión de diseñar y fabricar una tricicleta para tetrapléjicos. Para los participantes, ésta es una valiosa oportunidad para aprender conceptos que posteriormente transmitirán en sus colegios, produciendo un impacto que motive a más estudiantes a

desarrollar tecnologías con directo beneficio a la sociedad. Esta es la segunda oportunidad en que se desarrolla este tipo de proyecto. En la versión del año pasado, los estudiantes diseñaron una cama de rehabilitación para Coanil. La iniciativa nació el 2006, con apoyo de fondos del Banco Mundial y como parte del programa Bicentenario en el primer concurso nacional. Desde esa oportunidad, la Escuela de Ingeniería de la UC ha participado activamente con el fin de continuar su misión de difundir la ingeniería y el impacto social que pueda tener a nivel nacional. La organización de esta actividad está a cargo de Marcelo Münzenmayer Schuller, profesor de la Escuela de Ingeniería de la Universidad Central de Venezuela, y la ejecución del campamento y del proyecto tecnológico está dirigida por alumnos de la misma Escuela.

Colombia En el tecnológico Cedesistemas, se desarrollan líneas de investigación en el área académica de sistemas e informática; redes y telemática, siendo una de sus sub líneas de investigación: la robótica. Uno de los proyectos actuales realizados en Cedesistemas consiste en la construcción de un robot móvil que tiene dos sensores ultrasónicos en la parte delantera que le indican la proximidad de los obstáculos, siendo la función principal del móvil evitarlos; para que dicho móvil realice esta tarea fue necesario la construcción de un algoritmo en el lenguaje “Assembler” con el software MPLAB, que fue quemado en el microcontrolador PIC 16F84, el cual le permite al móvil ser independiente en el momento de realizar su función, es decir, no necesita estar conectado a un computador para hacer su recorrido. El problema que presenta dicho móvil es que su algoritmo no fue diseñado para afrontar algunas situaciones en las que el móvil se bloquea, por lo tanto, se ha querido retomar este proyecto para dar solución a dicho problema, diseñando un nuevo algoritmo que logre superar dichos errores.



Teniendo en cuenta el interés de la institución de dar continuidad a los trabajos de investigación que se han realizado en el transcurso de los años a través de investigaciones, que permitan mejorar dicho móvil, realizando un nuevo algoritmo que sea capaz de afrontar situaciones de mayor complejidad. El objetivo general fue el desarrollar un algoritmo de robótica, que permita a un robot móvil con sensores ultrasónicos rebasar obstáculos, teniendo como objetivos específicos los siguientes:

� Simular Algoritmos de robótica a través de software especializado.

� Recoger información sobre la lectura de datos a través de sensores ultrasónicos en robótica.

� Recoger información sobre lenguajes de programación utilizados en robótica.

� Seleccionar un lenguaje de programación y un programa de simulación para realizar el algoritmo.

� Recoger información y analizar los algoritmos de robótica utilizados para rebasar obstáculos.

El proyecto estaba integrado por dos personas los cuales dividieron dicho trabajo en fases:

Primera Fase: Búsqueda de información. En esta fase se buscará información en libros, documentos, revistas, páginas Web, diálogo con expertos, para la contextualización de la investigación.

Segunda Fase: Estudio de los diferentes grupos de investigación. Para esta fase se aplicaran unas encuestas que nos permita obtener información de interés para la investigación.

Tercera Fase: El análisis de los resultados obtenidos durante la investigación para proponer una solución al problema de investigación.

Resultado de esta Investigación

Teniendo en cuenta la información obtenida en la investigación, se propone que para el robot desarrollado en el Tecnológico Cedesistemas, el cual tiene dos sensores de ultrasonido y dos ruedas con locomoción diferencial, se tenga en cuenta para la realización del algoritmo que el robot con tan solo 2 sensores nos permita tener un ángulo de visión de tan sólo el frente del robot, lo que trae consigo diferentes problemas para tomar la decisión del ángulo de giro que debe realizar. Cuando el robot toma su decisión basándose en la diferencia de proximidades de los obstáculos de sus dos sensores delanteros se puede caer en el error de que el robot se quede en un ciclo y no pueda rebasar su obstáculo. Para solucionar este tipo de problemas se propone dos alternativas:

El robot debe moverse siempre en la misma dirección cuando encuentre un obstáculo, así se evitan los problemas antes mencionados. Implementar mayor cantidad de sensores alrededor del móvil, pues de esta forma se puede tomar mejores decisiones en el momento de detectar un obstáculo. Esta opción fue la tomada por el equipo de investigadores para lo cual utilizó un software de simulación (MabotSim 1.0) que permitiera identificar las posibles salidas del robot a la hora de rebasar obstáculos. Para tal caso se propuso un algoritmo basado en el método de histograma de vector de campo, donde se hace un barrido de los sensores buscando la mejor alternativa de salida al problema.

España

En España el uso y aplicaciones de la robótica se desarrolla en un escala elevada, ya que varias universidades incentivan el uso de las nuevas tecnologías en la aplicación de diversas áreas de la sociedad, así como también existen



determinados grupos de robótica, centros de investigaciones y aplicaciones de la robótica.En la Universidad Politécnica de Madrid, se desarrolló un Proyecto denominado CRAWLER: Robot autónomo para inspección de piezas semiplanas de fibra de carbono mediante técnicas pulso.

El objetivo del proyecto fue la construcción de un robot autónomo para inspección autónoma de piezas de fibra de carbono de aeronaves. Se aborda, en concreto, la inspección del revestimiento del estabilizador horizontal del Airbus 380. En la actualidad, la inspección ultrasónica de piezas semiplanas se lleva a cabo, mediante un brazo robot, o bien de manera manual, si bien se trata de una inspección punto a punto, algunas de estas piezas llegan a tener 17 x 3.5 m. Se trata siempre de piezas de fibra de carbono con acabado semiplano, y en algunos casos, con la posibilidad de existencia de “manholes” y “mouse-holes”. Airbus lleva algún tiempo desarrollando sondas de inspección mediante pulso- eco, basadas en “arrays” de sensores de ultrasonidos. El objetivo es diseñar un robot móvil autónomo que, llevando acoplada la sonda anterior, sea capaz de recorrer por completo la pieza a inspeccionar. Su característica principal es que el robot se desplaza hasta la pieza, en lugar de la pieza hasta el robot, lo que hace innecesario disponer de una Infraestructura fija de grandes dimensiones en la nave. Como efecto colateral, se disminuye también el costo de inspección.

Por otro lado, en la universidad de Alcalá (Madrid); el profesor J. Pastor, del depar-tamento de electrónica, desarrolló un proyecto de investigación denominado: la robótica como elemento de motivación del aprendizaje en los alumnos de ingeniería y potenciación de habilidades profesionales. Este proyecto se basó en el diseño de pequeños robots móviles y la participación en competiciones nacionales e internacionales que se está utilizando en muchos

países, además para transmitir conocimientos técnicos, cómo medio para fomentar la motivación de los alumnos en sus estudios.

Venezuela

En Venezuela son pocas las universidades con carreras de ingenierías que se involucran en el área de la robótica. A continuación se nombran algunas y sus respectivos proyectos en cursos referentes a la robótica:

Universidad simón Bolívar

En la actualidad la Simón Bolívar posee un grupo de mecatrónica, el cual está conformado por profesores de distintos Departamentos. Por su misma naturaleza, la Mecatrónica es un trabajo Multidisciplinario, que involucra: electrónica, mecánica, informática y control. El objetivo principal de este grupo es, realizar actividades de Investigación y Desarrollo Tecnológico de excelencia, a nivel Nacional e Internacional, en Robótica de aplicaciones especiales, y sus áreas afines, con el objeto de fortalecer a la industria nacional y el desarrollo tecnológico del país, formando capacidades estratégicas en estas tecnologías, fomentando la utilización de técnicas avanzadas en automatización y satisfaciendo necesidades de las empresas en las áreas de experiencia del grupo. En la actualidad cuenta con las siguientes líneas de trabajo:

� Diseño y Control de Robots para Aplicaciones Especiales

� Diseño de Algoritmos de Control Avanzado � Automatización de Maquinaria Especializada � Diseño de Algoritmos de Control Avanzado

de Robots � Buses de Campo en Control de Maquinaria � Programa de entrenamiento en Robótica

y Control avanzado de Máquinas-Herramientas

� Cursos de Post Grado en Robótica y Automatización de Máquinas-Herramientas.



En algunas universidades a nivel internacional, nacional y regional con carreras de ingenierías, tratan de vincular la formación de conocimientos con el uso y aplicación de las nuevas tecnologías, motivado a los avances tecnológicos en los últimos años, los cuales han permitido automatizar muchos sectores industriales en la sociedad. Desde este punto de vista, actualmente las universidades públicas de la región Guayana (UNEG y UNEXPO) con carreras afines de la ingeniería, son poco numerosas, siendo de interés fundamental la carrera de ingeniería en informática, por estar conectada directamente a los cambios tecnológicos.

Partiendo de las premisas anteriormente descritas, surgen las siguientes interrogantes: ¿Los estudiantes de las carreras de ingeniería de las universidades públicas conocen el término de robótica? ¿Conocen las ventajas de su aplicación en la resolución de determinadas tareas? ¿Consideran útil la aplicación de la robótica dentro del proceso de su formación académica? ¿Tienen conocimiento de alguna universidad pública de la región que imparta el estudio de tal área (Robótica)? ¿En las carreras de ingeniería de las universidades públicas, se hace indispensable incluir en el pénsum de estudios una asignatura relacionada con la robótica, que permita a su vez desarrollar en los estudiantes habilidades y destrezas aplicables a los nuevos avances tecnológicos, que actualmente se ponen de manifiesto a través del uso de las nuevas tecnologías?

Por lo antes expuesto, surge la necesidad de conocer si en las carreras de ingeniería de las universidades públicas, es pertinente crear nuevos ambientes de formación académica, a través del uso y aplicaciones de la robótica, quien ha venido desempeñando un papel importante en la solución de problemas en distintos campos del conocimiento, en asignaturas que guarden relaciones con las áreas de nuevas tecnologías,

permitiendo a su vez el desarrollo de ideas innovadoras de interés para la formación académica del futuro profesional egresado de estas casas de estudios.

III. CONCLUSIONES

Las nuevas tecnologías día a día han venido masificándose en nuestra sociedad en el ámbito educativo y laboral, lo cual ha generado un impacto beneficioso para facilitar el quehacer cotidiano del ser humano reflejado en uno de los ejemplos más sencillos como lo es, el uso del computador. En este sentido, las herramientas tecnológicas permiten al hombre tener una visión diferente del mundo, ya que logran de una forma innovadora y práctica analizar, diseñar y resolver problemas presentes en el entorno. Por consiguiente, la robótica representa una de éstas herramientas y se entiende como una ciencia multidisciplinaria que ofrece un campo amplio para el desarrollo de las innovaciones tecnológicas a través de la programación de robot, para cumplir determinadas tareas.

Dentro del mismo orden de ideas, motivado a la simplificación de múltiples trabajos del hombre por medio de este valioso recurso, es necesario la inclusión de la robótica en el sector educativo, por considerarse de mucha utilidad para la formación académica de los estudiantes de ingeniería, con el propósito de permitir a los alumnos desarrollar nuevos conocimientos en cuanto a las áreas tecnológicas, partiendo principalmente del uso de esta herramienta, quién se ha desarrollado como una forma de proponer solución de problemas en distintas áreas del conocimiento y a su vez integrándolas de forma natural.

En consecuencia, se recomienda proponer en estas casas de estudios, nuevos ambientes de formación académica a través del uso y aplicación de la robótica en asignaturas que



guarden relación con las áreas de nuevas tecnologías presentes en cada uno de los diferentes proyectos de carrera. La puesta en marcha de esta propuesta permitirá que los alumnos integren diversas disciplinas entre las ingenierías con la finalidad de enfrentar la realidad de los cambios tecnológicos por medio de sus propias invenciones.

También, podrán adquirir habilidades para estructurar investigaciones y resolver problemas concretos convirtiéndolos de esta manera en profesionales con capacidad de desarrollar nuevos conceptos que les facilitará dar respuestas

a los entornos actuales y ambientes para el desarrollo de nuevos conocimientos así como también, la posibilidad de codificar la realidad. Es decir, mediarla, transformarla, conservarla, restituirla y utilizarla.

Por último, es importante destacar que con el uso y aplicación de la robótica los alumnos podrán integrar distintas áreas de conocimiento mediante el uso del computador, adquiriendo de esta manera habilidades y nociones científicas dentro de un proceso de resolución de problemas, que incluso permita a su vez desarrollar un pensamiento sistémico, estructurado y formal, en una realidad donde se perciban las dificultades.



IV. BIBLIOGRAFÍAS CONSULTADAS1. Asimov, I. (1997); Visiones de Robot. Editorial: Plaza & Janes España. ISBN: 84-01-49136.2. Barrientos, A. (1997); Fundamentos de Robótica. Editorial Mc Graw-Hill, Madrid España. ISBN 84-481-0815-9.3. Bernheim, C. (1996); La Educación Superior en el Umbral del siglo XXI. Ediciones CRESALC/UNESCO, Caracas-

Venezuela. ISBN: 92-9143-035-8 (UNESCO), ISBN: 980-6401-25-5 (CRESALC).4. Cabrero, J. (2001); Tecnología Educativa. Editorial: Ediciones Paidos IBERICA, S.A. ISBN: 8449311357.5. Gil, S. Y Puente, R. (2002); Robots y Sistemas Sensoriales. Editorial: Prentice Hall, España. ISBN: 84-205-35745.6. González, A. (1998); El hacer Docente y el Proceso de Generación de Tecnología Educativa. Editorial: Universidad

del Zulia. ISBN: 980-232-664-x.7. González, R.(1998); Robótica, Control, Detección, Visión e Inteligencia. Editorial: Mc Graw-Hill Madrid España.

ISBN: 84-7615-214-0.8. Groover, M. (1989); Robótica Industrial, Tecnología, programación y Aplicaciones. Editorial: Mc Graw-Hill Madrid

España. ISBN: 84-7615-302-3.9. Hernández Sampieri, R., Fernández, C., y Baptista, P. (2003); Metodología de la Investigación. México: Mc. Graw

Hill. ISBN: 970-10-3632-8.10. Laborde, C. (s. f); El impacto de las NTIC sobre el proceso educativo II. CANDIDUS, año 3(16), 2001. Caracas,

Venezuela: Editorial Cerimet.11. Vallejo, H. (2005); PLC Y ROBOTICA. Revista: Club del Saber Electrónica. Quart SRL de Argentina. Colección

Nº 5.

Páginas Consultadas1. Martínez, L.(2006); La Robótica Vive en la USB ( Universidad Simón Bolívar). Resumen en línea. Disponible:

http://www.ldc.usb.ve/~cchang/robotica/ElUniversal.htm [Consulta. 2007, Febrero]2. Libro Blanco de Robótica (2006). De la investigación al desarrollo tecnológico y aplicaciones futuras. Disponible:

http://www.ceaifac.es/wwwgrupos/robotica/documentos/Almeria/Libro%20Blanco%Robotica%20beta.pdf [Consulta: 2007, Febrero]

3. Páez, L. (2006); Mundo Globalizado y Robótica. Universidad Nacional Experimenal de Yaracuy. Venezuela. Resumen en línea. Disponible: http://www.uney.edu.ve/investigacion/foro_chang.htm. Consultado. 2007, Febrero.

4. Pérez, V. (2001). La Robótica. Documento en línea. Disponible: http://www.geocities.com/Eureka/Office/4595/robotica.html. Consulta: 2006, Noviembre.

5. Rodríguez, J. ( 2002); La Robótica como elemento de motivación del aprendizaje en los alumnos de ingeniería y potenciación de habilidades profesionales. Documento en línea. Disponible: http://www.euitt.upm.es/taee06/papers/S3/p202.pdf [Consulta. 2007, Enero]

6. Sanchez, M(2003). Implementación de Estrategias de Robótica Pedagógica en Instituciones Educativas. Disponible http://www.eduteca.org/roboticapedagogica.php [Consulta: 2006, Noviembre].

7. Sánchez, V. (2000); Ciencia y Tecnología a Través de la Robótica Cognitiva. Universidad Nacional Autónoma de México. Documento en línea. Disponible: http://redalyc.uaemex.mx/redalyc/pdf/132/13207208.pdf. Consulta: 2006, Noviembre.

8. Universidad Politécnica de Cataluña (2005); Tesis de Robótica. Disponible: http://www.cea-ifac.es/wwwgrupos/robotica/tesis/TesisRobotica.pdf. [Consulta 2006, Noviembre].

9. Universidad Técnica Federico Santa María. (2004); Tecnología Robótica. Universia Chile. Documento en línea. Disponible: http://www.universia.cl/portada/actualidad/noticia_actualidad_int.jsp?noticia=47903 [Consulta 2006, Octubre]

10. Universidad Simón Bolívar. (2007); Grupo de Investigación y Desarrollo en Meca trónica. Pagina Web en línea. Disponible: http://www.labc.usb.ve/mecatronica/index.htm [Consulta. 2007, Enero]

11. Universidad Nacional Experimental del Táchira (2006); Laboratorio de Prototipos. Documento en línea. Disponible: http://www.ula.ve/cdcht/nucleo_nacional_cdcht/Reuniones/Presentaciones/prototipos.ppt#256,1. [Consulta, 2007, Febrero]

Aplicación de la Robótica en las Carreras de Ingeniería en...

Documents

Transcript of Aplicación de la Robótica en las Carreras de Ingeniería en...