¿Pensando en entrar al mundo de la Robótica? Algunos consejos para tus primeros pasos

Actualizado: 17 mar 2020

La robótica es una área maravillosa!. Quizá elegiste una carrera afiliada a la tecnología o tienes la curiosidad de aprender esta rama y quieres una sugerencia de cómo empezar. En este post mencionaré algunos datos para que lo tomes en cuenta y así des tus primeros pasos importantes en el mundo de la robótica! :D

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La robótica es una disciplina científica que se ocupa del diseño, construcción, operación y aplicación de robots. Ésta permite involucrar áreas como matemáticas, física, mecánica, electrónica, computación, control, visión e inteligencia artificial, entre otras.

¿De dónde proviene la palabra robot?

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El término ROBOT proviene de una palabra checa "roboto" que significa trabajo duro o trabajador. Este término se popularizó a partir de la obra Rossum's Universal Robots R.U.S. publicada por el escritor Karel Capek






Existen varias definiciones de lo que es un robot. Una definición formal descrita por Robot Institute of America (RIA) es la siguiente:


Un robot es un manipulador multifuncional reprogramable diseñada para mover materiales, partes, herramientas o dispositivos especializados a través de movimientos programados para la ejecución de una variedad de tareas.

Ahora, qué podría diferenciar un robot de una máquina inteligente? Es complejo pensar en una diferencia, puesto que naturalmente relacionamos una con otra. Sin embargo, un interesante punto de vista que dio el Dr. George Whitesides en su artículo es la siguiente:


"...Un robot es una máquina que replica o imita algunas características de humanos o animales".

La ventaja de adoptar mecanismos naturales es incrementar la funcionalidad de estas "máquinas" ya sea para incluirlas en el habitad natural de su modelo inspirador, y así realizar estudios y/o exploración sin alterar la vida natural, ó aplicarlas en nuevas tareas que ayuden a la humanidad en áreas desde la comodidad hasta el progreso de una sociedad.


Es así por el cual el primer ejemplo que puede venir a nuestra mente sobre nombrar algún prototipo robótico es un clásico "Brazo robótico" no es así?. El nacimiento de este robot se apoyó en suplantar algunas de las tareas repetitivas que realizaban los trabajadores humanos en las industrias hace muchos año atrás. Su morfología antropomórfica, inspirada en nuestro brazo humano, ayuda a llegar al espacio de trabajo necesario para realizar dichas tareas repetitivas.


{Según mi punto de vista, cuando lleguen a replicar a detalle una mano robótica humana funcional y adaptable (mecánica y sensorial), será cuando muchas más secciones en la industria u otras áreas serán reemplazadas por robots. Pero eso lo comentaré en otro post a futuro.}



 

Los pilares para la construcción de un robot


Brazo robótico, estructura

Tomemos al brazo robótico como ejemplo para detallar los enfoques que necesita su diseño y fabricación.








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La robótica necesita de un cuerpo, éste puede ser rígido, blando o híbrido (en este post nos concentraremos en el rígido, es decir, cuerpos mecánicos de madera, plástico, metal, entre otros). Dentro de su cuerpo requiere de mecanismos internos para realizar el movimiento deseado. Una evaluación más exhaustiva, dentro de esta sección entra un modelado matemático - físico.


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Para mover dicho cuerpo necesitamos de actuadores, motores por ejemplo. Y conjuntamente a estos actuadores es necesario contar con un circuito electrónico para controlarlos. Si queremos que nuestro robot pueda interactuar en el ambiente, como nosotros lo hacemos con nuestros sentidos, necesitará de sensores el cual también está ligado a un circuito electrónico de control.


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Hasta acá tenemos al cuerpo, con movimientos y sensores, pero para que tenga vida necesitamos de alimentación (baterías) y un "cerebro", denominado en un lenguaje técnico como microcontrolador donde se almacenará la lógica de actuación que puede ser desde lo más sencillo hasta la incorporación de visión artificial, inteligencia artificial y muchas otras grandes áreas de computación.



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Paralelamente a las tres secciones que mencione anteriormente, se encuentra el Control Automático. Éste podría denominarse como "una tecnología invisible", porque queda desapercibido o quizá ni siquiera se ha escuchado sobre ello. Sin embargo, está presente en la gran mayoría de los objetos tecnológicos que están a nuestro alrededor. Se enfoca en que el robot pueda alcanzar al objetivo deseado con la mayor exactitud posible, es decir, por ejemplo que el motor se mueva exactamente 35º, ni 34º ni 36º. Imagínense un horno que debe llegar a 150º, o que el extrusor de una impresora 3D para derretir el filamento y crear la pieza, la cual debe llegar a 220º. La precisión es muy importante en la tecnología y por supuesto en la robótica.



Ahora que queda más claro las secciones que se necesitan en la fabricación de un robot, denominaremos tres pilares fundamentales para empezar con los consejos: MECÁNICA, ELECTRÓNICA y PROGRAMACIÓN.


Entonces, tienes tres opciones que mejor te acomoden o atraigan para iniciar en robótica, ¿Cómo? De la siguiente forma.


Mecánica:La construcción del cuerpo robótico tiene su maravilla que recae en los mecanismos y material que éste incorpora. Hablamos de metal, madera, plástico, tornillos, tuercas, pernos y muchas herramientas que ayudarán a su fabricación.


Los mecanismos son muy importantes para transformar y/o multiplicar movimientos, incrementar o disminuir velocidades entre otros, ayudando a generar compresión y optimización a una máquina. Existe mucho material en la web, libros y artículos sobre mecanismos y proyectos.


mecanismos, levas





{Puedes observar unos diseños de mecanismos en el siguiente link.}







Otra opción es recurrir a los LEGO Technic! Con las diversas piezas technic que provee, no sólo los clásicos ladrillos, sino también vigas, conectores, engranajes, poleas, y mucho más, da la posibilidad de hacer construcciones mecánicas maravillosas. Mira este video donde todo es mecanismo, la precisión de un proceso a otro es gracias a la armonía de los mecanismos { <3 }.


Los mecanismos están en todo! En el cómo giran las llantas del auto cuando movemos el volante, ó cuando pides unas galletas de las máquinas dispensadoras. Cómo sacan dinero los cajeros automáticos, o incluso para replicar movimientos de animales para las películas o parques animatrónicos (o simple asombroso hobby ) y muchas otras cosas más!


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Las primeras máquinas registradas en la historia de la robótica eran los autómatas, máquinas que imitan la figura y los movimientos de un ser animado con únicamente mecanismos internos, nada eléctrico.





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Además, con la accesibilidad de las impresoras 3D, te recomiendo que aprendas a diseñar piezas en software CAD como SOLIDWORKS, FUSION 360, por ejemplo. Y de esa forma fabricar tus propias piezas!!!




Por tanto, si te gusta cortar madera y otros materiales, diseñar piezas y obtenerlas con la tecnología 3D, reutilizar objetos con movimientos y ver los mecanismos internos para darles un nuevo fin (como por ejemplo desarmar impresoras en desuso, videocaseteras, licuadoras, entre muchos otros). Quizá puedas empezar en la robótica con la MECÁNICA. Iniciando con mecanismos puros y cuando necesites darles cierta autonomía con un motor por ejemplo, entrarás fácilmente a la electrónica, porque ya tendrás el cuerpo del robot muy bien establecido. La electrónica será tu apoyo y luego de ello la programación para darle mucha más autonomía a tu proyecto teniendo una base mecánica muy bien establecida.


Palabras clave:


Mecanismos

  • Herramientas mecánicas

  • LEGO Technic

  • LEGO MINDSTORMS

  • Impresora 3D

  • Software CAD - Solidworks, Fusion 360, Sketchup

 

Electrónica:

Por otro lado, se encuentra interactuar con la electrónica: cables, LEDs, motores, sensores y demás. Actualmente existe una variedad de proyectos, especialmente, con Arduino y Raspberry que se concentran en Robótica y además de aprovechar su bajo costo y accesibilidad a módulos, sensores y actuadores, entre otros muchos más componentes electrónicos.



Considerando este pilar, el cuerpo del robot no será necesariamente tan robusta, porque la concentración es más en la electrónica. Por ejemplo, para un robot evasor de obstáculos naturalmente tendrás una base para conectar los motores, ruedas, y encima de ésta la placa de desarrollo, sensores y módulos adicionales. En el mercado podrás encontrar kits donde además de incluir toda la electrónica necesaria para cierto robot, tendrás el chasis, el cuerpo base necesario, como se muestra en la imagen, un robot bípedo disponible en el mercado.



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O por otro lado, puedes comprar los componentes electrónicos necesarios y recurrir al uso de material de escritorio como cartón, CD's, plástico, y otros para darle un cuerpo base al robot y así realizar diversos proyectos.



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Así como también sacar provecho de partes de impresoras, fotocopiadoras, DVDs y otros en desuso que usualmente tienen un mecanismo interesante. Por ejemplo, aquí te dejo un link para que puedas armar una Mini CNC reciclado :) (Te ayudará a tener una idea de la estructura base de una impresora 3D)


Puesto que para controlar los sensores y actuadores utilizarás una placa de desarrollo como Arduino, por ejemplo, necesitarás aprender de programación, lo cual es muy bueno! Es otra forma de comprenderla!!!. Luego de ello, podrás ir refinando en el cuerpo de los robots, incorporando mecanismos más sofisticados y quizá luego reemplazar N motores por mecanismos con 1 Motor.


De seguro desarrollarás proyectos electrónicos de hobby como una lámpara interactiva, por ejemplo, un comedero para tus mascotas, controlar las luces de tu pieza con Bluetooth, porqué no fabricar tu propia impresora 3D! y más. Esto te dará la habilidad de solucionar movimientos o recopilación de datos incorporando una variedad de actuadores y módulos sensoriales en diversos proyectos que tengas en mente. Además la accesibilidad de la compra de estos componentes electrónicos ayuda mucho para sofisticar los proyectos. Si no encuentras algún componente en tu ciudad podrías encargarlo del exterior, lo cual es ahora muy factible.



Palabras clave:


Electrónica

  • Arduino

  • Raspberry

  • Sensores

  • Motores

  • Máquinas y robots

  • Reciclado

 

Programación:

Otra opción es crear códigos y dominar el entorno desde nuestra computadora. Crear desde interfaces gráficas que puedan simplificar cuánto gastamos en el mes hasta aplicaciones móviles para controlar nuestra casa, juegos de entretenimiento y mucho más! Si te atrae esto también es una forma de entrar en el mundo de la robótica. ¿Cómo? Bueno, muchos laboratorios de robótica se concentran en códigos de programación para darle vida a robots que ya fabricados, que ya existen en el mercado, es decir, que tienen mecanismos internos, un cuerpo resistente y un circuito electrónico incorporado. Entonces, podrías seguir esta línea también, tener un robot fabricado frente a ti, conectarlo a tu computador y crear códigos de programación para hacerlo funcional y potente.



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Podrías comenzar con robot sencillos y amigables utilizando una herramienta muy intuitiva como Scratch y Scratch para Arduino (S4A) para comprender la lógica interna que necesitan los robots. En el mercado se encuentran robots móviles de bajo costo con la placa Arduino, y otros más robustos, entre ellos se encuentra MBot.


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Cuando ya tengas un gran avance o quieras saltar al siguiente gran nivel, podrías considerar varias opciones, desde Cozmo, un robot muy tierno y con personalidad listo para programarlo. O, en ligas intermedias-mayores, obtener al robot humanoide Nao . Ambos tienen cámaras incluidas donde, además de jugar con los actuadores y sensores, podrás interactuar con Visión Artificial!


pepper, programación

Y muchos más pero, por su precio, es muy probable que por ahora se encuentren en empresas o laboratorios de instituciones de educación superior. Esperemos que pronto aparezcan en el mercado robots así de potentes más al alcance de nuestros presupuestos ^^.



O quizá construir tu propio robot sencillo pero con Visión Artificial muy interactivo como lo hace Alonso Martinez con su robot animado. En un momento querrás cambiar algo de su mecanismo o añadirle sensores o motores, y con tener la base de programación, incluir estos detalles a tu robot podrá ser mucho más sencillo.


Palabras clave:


Programación

  • Robots comerciales

  • Computador

  • Códigos de programación

  • Software para robótica

  • Visión Artificial

  • Inteligencia Artificial

 

En cualquier caso lo importante siempre es comprender lo que haces. Podrás encontrar mucho material en el internet, cursos, proyectos, tutoriales y más así que aprovéchalo! No te conformes con sólo copiar y pegar los códigos, imprimir las piezas sin más, conectar el circuito sin curiosidad. Siempre pregúntate ¿Por qué?, busca en internet, libros, consulta profesores o personas que conozcan el tema. Experimenta! interactúa con el código, con el circuito, con el cuerpo mecánico, de esa forma irás aprendiendo mucho mucho más y cada vez te volverás más experto. Recuerda que equivocarse es parte del aprendizaje :D



 

.: Carolina



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