Cómo funcionan los robots: una guía de ingeniería

Algún día en un futuro cercano, es posible que te encuentres explorando tus alrededores por la noche y, de repente, te encuentres con un robot. Si esto sucede, no debería sorprenderse demasiado. En el pasado, los robots estaban confinados en su mayor parte al ámbito de la ciencia ficción. Pero hoy en día no sólo aspiran nuestros suelos y construyen automóviles, sino que incluso deambulan por la superficie de Marte. Si bien todavía están lejos de alcanzar una inteligencia o destreza a nivel humano, los robots ya son una parte importante de diversas ramas de la ingeniería.

Es crucial comprender qué son los robots, de qué son capaces y cómo funcionan porque pronto pueden convertirse en algo común en nuestra sociedad. Cuando pensamos en robots, a menudo imaginamos algo con inteligencia y apariencia humana. Sin embargo, los robots de la vida real tienen diversas formas y tamaños. Se construyen de manera diferente según el propósito previsto. Por ejemplo, algunos robots mineros constan de una cámara montada en un pequeño chasis con ruedas, que les permite entrar e inspeccionar pozos mineros y recuperar materiales de lugares de difícil acceso.

Es importante señalar que la robótica es diferente de la inteligencia artificial (IA), un error común. Si bien existen similitudes entre los dos campos, la robótica se centra en un conjunto específico de ideas y toma prestados algunos conceptos de la IA. La IA se ocupa de automatizar la toma de decisiones para tareas complejas, que abarcan una amplia gama de objetivos, como jugar al ajedrez o conducir coches. Actualmente, los sistemas de IA tienen objetivos limitados. Sin embargo, el objetivo final de la IA es desarrollar un sistema capaz de tomar decisiones inteligentes para cualquier tarea, aprovechando múltiples fuentes de información.

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¿Qué es un robot?

En términos de ingeniería, un robot es una máquina diseñada para interactuar con su entorno, tomar decisiones apropiadas en función del entorno y llevar a cabo objetivos específicos de forma automática. A diferencia de las máquinas controladas por humanos, los robots no requieren una intervención humana continua para dictar sus acciones.

Generalmente, los robots comparten algunas características comunes. En primer lugar, los robots son máquinas físicas hechas de materiales que ocupan espacio físico. Esto los distingue de la IA, que consiste principalmente en líneas de código informático. En segundo lugar, la mayoría de los robots tienen algún tipo de capacidad de detección, como medir la luz, el sonido o la retroalimentación de fuerza. Esto permite a los robots recopilar información sobre su entorno y tomar decisiones en consecuencia.

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Interpretación de señales y coordinación de respuestas:

Otra característica clave de los robots es la incorporación de ordenadores en su diseño. Los robots tienen computadoras que procesan entradas y entregan salidas. Sin embargo, a diferencia del software ordinario, el software de un robot genera señales eléctricas que controlan directamente el hardware del robot, en lugar de simplemente cambiar la información en una pantalla. Esto también requiere una fuente de energía, que puede conectarse a la red eléctrica mediante cables y un enchufe o alimentarse mediante una batería integrada en la estructura del robot.

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Al diseñar robots, los ingenieros se enfrentan a varios desafíos. Por ejemplo, necesitan determinar la posición óptima de la batería en relación con el centro de masa del robot para garantizar la estabilidad. Además, se requiere experiencia en ingeniería mecánica para diseñar las piezas mecánicas del robot, como empuñaduras o ruedas, en función de las tareas físicas previstas.

Sensores y efectores:

Los robots utilizan sensores para interpretar señales de su entorno y coordinar respuestas apropiadas. Por ejemplo, un robot diseñado para recoger frutas de los árboles necesita reconocer y distinguir las frutas del resto de la planta, navegar por su entorno para localizar las frutas y realizar la tarea física de recogerlas y colocarlas en un contenedor.

En cuanto a la locomoción, los robots pueden utilizar ruedas, ruedas ajustables o incluso piernas para moverse por su entorno. La elección depende del terreno y de los obstáculos que pueda encontrar el robot. Programar la computadora de un robot para interpretar las entradas ambientales y controlar sus partes mecánicas es una tarea compleja.

Para dar sentido al entorno, los robots necesitan sensores que midan las características físicas y las conviertan en señales utilizables. Por ejemplo, las cámaras pueden utilizar semiconductores sensibles a la luz para escanear un huerto e identificar frutas. Sin embargo, interpretar estos datos visuales de manera precisa y eficiente, como lo hacen los humanos, presenta un desafío importante.

Piezas mecánicas:

Las piezas mecánicas, como los actuadores y efectores, desempeñan un papel crucial en la capacidad de los robots para manipular objetos en su entorno. Los actuadores actúan como los «músculos» del robot y convierten la energía almacenada en movimiento. Los actuadores eléctricos, como los motores, pueden hacer girar las piezas conectadas del robot, mientras que los actuadores lineales extienden piezas mediante roscas o fluidos comprimidos. Por otro lado, los efectores son las partes que interactúan directamente con el entorno del robot, como sus manos o agarres.

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En general, los robots tienen el potencial de revolucionar diversas industrias y campos, incluidos la atención médica y la agricultura, al trabajar junto a los humanos para realizar tareas de manera más eficiente y segura. Aprovechando los principios de la ingeniería y aprovechando el poder de la robótica, podemos explorar nuevos horizontes y mejorar la forma en que vivimos y trabajamos.

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Autor

  • Manuel Mascus

    Soy un ingeniero y periodista con una amplia experiencia en ambos campos, y aquí, en mi sitio web, encontrarás una variedad de artículos y análisis rigurosos que buscan fomentar la comprensión y el entusiasmo por estas disciplinas.

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