Robótica: alcance cotidiano y espacial

Por Tania Robles

Ciudad de México. 20 de febrero de 2017 (Agencia Informativa Conacyt).- “Sin temor a equivocarnos, los robots pronto serán parte de nuestras vidas”, afirmó el doctor Juan Humberto Sossa Azuela durante su conferencia impartida en la Agencia Espacial Mexicana (AEM), donde abordó la temática de la robótica.

La robótica es una rama de la ingeniería que involucra aspectos mecánicos, eléctricos, de computación y electrónicos relativos al diseño, construcción, operación, disposición estructural, manufactura y aplicación de los robots. Este último es una entidad de tipo virtual o mecánica artificial tomado como un sistema electromecánico y usualmente definido como una máquina.

Dentro de las distintas configuraciones de tipos de movimiento que pueden realizar los robots, se pueden definir los robots cartesianos, cuyas trayectorias son líneas rectas y el volumen con el que trabajan es un prisma rectangular; robots cilíndricos para ensamblaje y cuyo volumen manejable es un cilindro; también los robots esféricos con la capacidad de manipular este tipo de volúmenes; y los robots conocidos como brazos articulados por su capacidad de simular brazos humanos y realizar movimientos complicados.

Juan Humberto Sossa Azuela.Respecto a las áreas de aplicación de la robótica, el doctor Sossa Azuela menciona dos muy importantes que son la robótica de servicio y la robótica espacial, cuyo desarrollo ha incentivado la investigación, tecnología y economía de países como Estados Unidos, Alemania, Suiza, China y Japón, aunque México está trabajando para agregarse a la lista, pues representa un catalizador para impulsar la economía y el bienestar social de la población, además de detonar avances en la mecánica, control, electrónica y computación.

Robótica de servicio

Es el área de la ingeniería robótica que se centra en el diseño y construcción de máquinas capaces de proporcionar servicios directamente a los miembros de la sociedad a la que pertenecen, es decir, a la humanidad, y cuyos robots tienen como objetivo realizar tareas en ayuda o sustitución de los seres humanos en actividades sucias, peligrosas o repetitivas, cuyas aplicaciones podrían ser las relaciones públicas, entretenimiento, asistencia a personas con discapacidad, transportadores, seguridad y vigilancia del hogar, humanoides, entre otros.

Por ejemplo, en la actualidad ya existen robots cuya aplicación y objetivo es realizar tareas militares o de seguridad que pueden ser peligrosas, o en los servicios domésticos, acceso y exploración a lugares remotos o en la industria para aumentar la productividad, explica Eduardo F. Morales, del Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica (INAOE).

Según el investigador, la inversión en el desarrollo de robots de servicio es un mercado importante y creciente, pues se sabe que en 2007 se vendieron 5.5 millones de robots de servicios de los cuales 3.4 millones eran para uso doméstico, dos millones para entretenimiento personal y 49 mil para uso profesional, y en 2014 se vendieron 4.7 millones de robots, lo que representa 28 por ciento de aumento respecto a 2013, creciendo las ventas a aproximadamente 2.2 billones de dólares.

De acuerdo con el doctor Juan Humberto Sossa, la robótica de servicio ha experimentado un crecimiento anual global de 11.5 por ciento y se estima que llegue a 20 por ciento, mostrando áreas, como las plataformas móviles, un crecimiento de venta de 150 por ciento y de 650 por ciento en los robots asistenciales.

Se espera que en 2018 se vendan 35 millones de robots que van desde limpiadores, cargadores, entretenimiento y asistencia para adultos mayores, lo cual dejará un total de 12 billones de dólares en ganancias de los robots para el hogar y 7.6 billones de dólares para los destinados al entretenimiento.

Algunas instituciones mexicanas que desarrollan robótica de servicio son la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM) con los robots Golem 1, 2, 2+ y Golem Universum, la Universidad Popular Autónoma del Estado de Puebla (UPAEP) con el robot Nanisha, el INAOE con los robots Markovito y Sabina, además de la Universidad Anáhuac México Sur, la Universidad Veracruzana (UV), Universidad Politécnica de Ciudad Victoria, entre otras.

Rovers: robots espaciales

El espacio representa un reto tecnológico y científico por las condiciones adversas y diferentes que se presentan al realizar viajes espaciales o exploración en la Luna o Marte, por lo que la robótica es uno de los campos que más cabida tiene en el ámbito espacial. Esto porque el espacio es un ambiente muy duro en el que se presentan temperaturas extremas, vacío, radiación, distinta gravedad y grandes distancias que recorrer, por lo que el acceso humano es difícil y limitado. “Si como humanidad queremos conquistar el espacio, lo vamos a hacer primero a través de máquinas o robots. Vamos a establecer colonias de máquinas y luego ya mandar a los ingenieros, el desarrollo de la robótica espacial es una prioridad”, comentó el doctor Sossa.

La robótica espacial está encargada de desarrollar máquinas o robots con la capacidad de sobrevivir en tiempos definidos a las características del ambiente espacial y poder realizar tareas de exploración, ensamble, construcción, mantenimiento, servicio y otras tareas.

Dentro de esta área de la robótica se puede hablar de la robótica orbital encargada del diseño, construcción y puesta en operación de robots para ejecutar las misiones que se realizarán alrededor de la Tierra. “Destacan los voladores de ensamble que se comenzaron a hacer en los años 80. Estos cuentan con brazos robóticos, por ejemplo cuando se empezaron a usar los brazos robóticos tipo Canadarm en ciertas misiones para maniobrar, desplegar y capturar cargas”, comentó.

También existe la robótica planetaria que se ocupa del diseño y fabricación de robots para la exploración de cuerpos celestes como la Luna, Marte y otros cuerpos celestes. Los primeros robots dedicados a esta tarea fueron los Lunokhod 1 y 2 diseñados y lanzados por la Unión Soviética en 1970 y 1973, respectivamente, los cuales eran teleoperados desde la Tierra sobre la superficie lunar con un retardo de 1.284 segundos en la comunicación.

Esp Robot Siendo la época de la carrera espacial, Estados Unidos también desarrolló su Vehículo Lunar Errante, usado en las misiones Apolo de 1971 a 1972. Este país también trabajó en lanzar los vehículos Viking 1 y 2 en 1975 y 1976, mismos que permanecieron en un lugar fijo para una vez depositados por el transportador correspondiente y provisto por un brazo robótico, comenzaba la recolección de muestras de la superficie para realizar análisis en el lugar.

De 1996 a 2003, el robot de exploración móvil Sojourner de la misión Pathfinder tuvo la capacidad de detectar situaciones y caminos peligrosos al serle implementado un láser, además de analizar los componentes de las rocas en el suelo y de realizar investigación de la geología a través de cámaras. A partir de esto comenzó una nueva era de los llamados rovers o robots espaciales móviles.

Los rovers tienen el objetivo y capacidad de buscar y caracterizar rocas y suelos, determinar la distribución y composición de minerales, determinar qué procesos geológicos dieron forma al terreno local e influenciaron su química, calibraciones y validaciones de observaciones, búsqueda de minerales ricos en hierro, caracterizar mineralogía y texturas rocosas, búsqueda de claves geológicas sobre condiciones ambientales y presencia de agua en Marte y buscar señales de vida.

Sin embargo, en la actualidad ya existen rovers con la capacidad de realizar estas tareas y además ser laboratorios móviles como lo es el Curiosity en Marte, cuyas metas más importantes son investigar el clima y la geología del planeta rojo y evaluar si el lugar de aterrizaje, es decir, el cráter Gale, ofreció en algún momento las condiciones ambientales favorables para la vida microscópica.

En la UNAM existe un desarrollo de este tipo de vehículos espaciales de exploración. Se trata del rover diseñado por UNAM Space, un equipo de jóvenes estudiantes de la Facultad de Ingeniería. “Es un robot para exploración espacial, específicamente Marte”, afirmó Bryan Pérez Ramírez, del equipo UNAM Space.

"El propósito de este rover que diseñamos es que de forma autónoma busque muestras específicas en un terreno abierto y desconocido, llegar a ellas, recolectarlas y llevarlas a un punto específico con tecnología como inteligencia artificial para la búsqueda, electrónica que mueve los sensores, motores actuadores del robot, también fue diseñada por integrantes del equipo de la UNAM. La parte mecánica de los contenedores y pinzas que sujetan la muestra, principalmente está construida con aluminio porque es ligero y resistente".

Por ahora, este equipo estudiantil continuará con sus desarrollos en el ámbito de la robótica de exploración espacial, al mismo tiempo que el equipo de investigación del doctor Juan Humberto Sossa Azuela del Instituto Politécnico Nacional (IPN) comienza a integrarse a esta área espacial, sin abandonar sus adelantadas investigaciones en robótica de servicio.