Resumen de Historia de la robótica: de Arquitas de Tarento al Robot da Vinci. Historia de la robótica moderna En el primer tercio del siglo XX se inicia el desarrollo de la ingeniería en sus diferentes ramas (mecánica, electrónica, informática, telecomunicaciones) que van a permitir la construcción de robots modernos. La lista de acontecimientos cientícos ! t"cnicos que tienen que ver con la robótica no se limita a la ingeniería sino que involucra a las matemáticas ! la física teórica. En #$%$ se presentan diversas novedades en robótica popular, como el robot &umanoide Ele'tro, fabricado por esting&ouse, ! el perro mecánico par'o, atracciones en la feria mundial de *ueva +or' celebrada aquel ao. e trataba de máquinas que reali-aban movimientos simples, de escasa articulación, con rutinas mecánicas repetitivas. e adivinan en esa "poca dos de las grandes ramas de la robótica moderna la industrial ! la de ocio. Entre #$/% ! #$/0 H 1oldstine, 2 Ec'ert ! 3 4auc&l!, del 5allistic 6esearc& Laborator! (56L), constru!en la primera computadora digital de la &istoria a la que denominan E*789 (Electronic *umerical 7ntegration and 9alculador) con la que la computación contemporánea se consolida ! se introduce en las empresas. En #$/: ; Halder, de la compaía automovilística 1 alter, de la 5ristol ?niversit!, presentó el primer robot autónomo electrónico. En #$@# &oc'le! inventa el transistor ! &ace posible una nueva generación de computadoras muc&o más rápidas ! pequeas. Los montaAes se miniaturi-an ! las máquinas resultantes son más maneAables, fáciles de construir ! baratas. 8 partir de todos estos avances ! del inter"s de los industriales por automati-ar las tareas de producción, la robótica va
adquiriendo un gran desarrollo. Los robots industriales suponen la superación de los conceptos en los que se basaban las máquinas previas concepto máquinaB&erramienta, automati-ación rígida, manipuladores secuenciales. En los aos @C el acoplamiento mecánico comen-ó a sustituirse por los sistemas el"ctricos e &idráulicos, gracias al desarrollo de los triodos, dando lugar a manipuladores como el Hand!man de 1eneral Electric 9o. ! 4inotaur de 1eneral 4ills. En #$@: 2lannet 9orporation patenta el primer robot industrial controlado por interruptores de n de carrera. Ese ao el inventor británico 9 Denard obtiene la primera patente de la &istoria para un robot industrial ! 9+ Lee dene en #$@$ los programas de decisiones binarias para el desarrollo de automatismos combinatorios, una &erramienta alternativa a la lógica 5ooleriana. El lenguaAe de programación tipo 82F (8utomaticall! 2rogrammed Fooling) fue desarrollado en el 47F entre #$@G ! #$0#. En #$0C ;evol vendió sus patentes a 9ondec, que comien-a a fabricar el ?nimate en su subsidiaria ?nimation. En #$0% las empresas 8merican 4ac&ine ! . En #$00 la empresa Frallfa consigue importantes avances en automati-ación con un robot de pintura por pulveri-aciónI ! en #$0> es construido en el tandford 6esearc& 7nstitute (67) el robot móvil &a'e!, provisto de sensores táctiles ! una cámara de visión. 3 4c9art&!, del tanford 8rticial 7nteligente Laborator!, publica el desarrollo de una computadora con =manos, oAos ! oído (manipuladores, cámaras de F ! micrófonos) para reconocimiento de mensaAes verbales, visuali-ación de bloques sobre una supercie ! capacidad de manipulación segJn las instrucciones programadas. Ese mismo ao, en el mismo centro se confecciona el 8E, el primer lenguaAe de programación para robots, siguiendo criterios de computación, ! ;L 2ieper contribu!e a la solución del problema cinemática de manipuladores controlados por computadora. En #$00, el gurJ de la inteligencia articial 4 4ins'!reKeiona sobre la gran dicultad para desarrollar un modelo evolutivo a partir de la gen"tica binaria, con el que las máquinas va!an adquiriendo facultades de locomoción, &abla, reconocimiento
facial, comprensión ! traducción de lenguaAes, destre-a manual, equilibrio ! orientación espacial. En #$:C la agencia espacial rusa consigue un aluni-aAe por control remoto ! eploran la supercie lunar con un ve&ículo roboti-ado dotado de sensores, efectores ! una unidad de telecomunicaciones, llamado Luno'&od 7. En #$:# 4E Da&n ! 5 6ot& resuelven la dinámica de un bra-o para movimiento curvo (loop) utili-ando un control de tiempo mínimo tipo bangBbang #G. Las funciones de comunicación comen-aron a integrarse en los autómatas a partir del ao #$:%, con el 4odbus de 4odicon como primer bus de comunicaciones. La posibilidad de comunicación entre mecanismos ! sistemas de control se reali-a mediante las 2oer Line 9omunications (2L9), que pueden intercambiar informaciones con otros dispositivos Entre #$:@ ! >C el parque de robots aumenta un G@M a epensas de la industria del automóvil. En #$:0 el i'ing norteamericano aterri-a en 4arte ! pone en marc&a un bra-o manipulador capa- de recoger muestras del suelo ! tomar imágenes en detalle. El robot 2?48 (2rogrammable ?niversal 4ac&ine for 8ssembl!) de ?nimation, desarrollado en #$:>, comien-a a trabaAar para 1eneral 4otors 9o. en tareas de montaAe. @ 6< 9url, H Droto ! 6E malle! (premios *óbel de química en #$$0) descubren la =buc'minsterfullernes= (buc'!balls), esferoides de carbono de un nanómetro de diámetro, sientan las bases de la nanotecnología ! dan inicio a la investigación en dispositivos automáticos destinados a la fabricación de nanites o nanorobots, que &o! se &alla aJn en fase de desarrollo. ?na de las pretensiones es emplear robots miniaturi-ados, micro o incluso nanorrobots, en medicina, insertándolos en el torrente sanguíneo para el tratamiento local de tumores. En #$>0 Honda inicia su programa de 7N; en robótica con la consigna de que un robot =debe coeistir ! cooperar con los seres &umanos, &aciendo lo que una persona no puede &acer=para beneciar a la sociedad.
La robótica dom"stica se &a ido consolidando ! está apunto de sumarse al consumo de masas. 8ndroides con funciones sociales ! de comunicación están en pleno desarrollo, siendo la movilidad uno de los aspectos más importantes. 9onseguir que un robot se mantenga en posición erecta sobre dos piernas ! camine contorneando la cadera como un ser &umano &a sido uno de los grandes retos de la robótica moderna. La invención de los &eápodos con plataforma móvil fue un recurso importante para desarrollar modelos de contorneo mu! Jtiles para el diseo de unidades articuladas. ?na posibilidad simple ! eca- es asignar la movilidad a % ó / ruedas, como por eAemplo los semiandroides 4inerva, 620 ! 2earl, estos dos Jltimos destinados a reali-ar tareas de enfermería ! pase de visita &ospitalaria. 8lgunos robots móviles no androides se valen del despla-amiento rodado !a que reali-an tareas dinámicas de apo!o al ser &umano, como el 6# (ruedas o correas) o el 2ac'5ot (correas). Figer Electronics lan-a, en la campaa de *avidad de #$$>, el robot CC frases en su propio idioma, el =C m. de altura ! >C 'ilos de peso que camina como un ser &umano G0. En 3apón eiste un problema de enveAecimiento de la población que &a impulsado la investigación en robótica asistencial. En el GCCC Honda lan-a su Jltima versión de robot androide, el 874O (8dvanced tep in 7nnovative 4obilit!), de #GC cm de altura ! /% Dg de peso, disponible en el mercado (, de los que !a se &an vendido millones de unidades en ?8. En el terreno militar destacan robots desarticuladores de eplosivos como el 2ac'5ot de i6obot G$, o de ve&ículos de conducción autónoma como el rBgator %C. Los androides de tipo dinámico pasivo más modernos como 714O, P67O, 874O ! Hubo son capaces de caminar,
entablar conversación (con evidentes limitaciones) ! reali-ar algunas tareas simples.
Robots quirúrgicos En #$>C comien-an las primeras eperiencias quirJrgicas con robots en neurocirugía ! ortopedia pero no es &asta #$>@ cuando el robot 2?48 @0C fue utili-ado para introducir una aguAa en el cerebro mediante guía F89. Ese ao el ;epartamento de 7ngeniería 4ecánica del 7mperial 9ollege of London (?D) comen-ó la investigación en robótica m"dica orientándola &acia la neurocirugía. + ang funda en #$>$ la empresa 9omputer 4otion 7nc. (1oleta, 98, ?8) especiali-ada en la construcción de robots quirJrgicos, que irá desarrollando los pro!ectos 8EO2, Hermes ! Qeus. En #$$G se presenta en 7nglaterra 6obodoc (7ntegrated urgical !stems. ?D), el primer asistente mecánico de la cirugía de artroplastia de cadera ! rodilla. En esos aos la empresa 7nnovative 4edical 4ac&ines 7nternational, disea el *euro4ate !stem, un dispositivo roboti-ado con aplicaciones en neurocirugía. En el ao GCCC se perfeccionaron algunos mecanismos de giro ! de articulación. El pro!ecto 8EO2 (8utomated Endoscopic !stem for Optical 2ositioning) se remonta a #$$/, con el modelo #CCC, que fue el primer robot del mundo aprobado por la <;8. En #$$0 la empresa 9omputer 4otion 7nc. siguió con las meAoras &asta llegar al 8EO2 /CCC, disponible &o! día. e trata
de un bra-o roboti-ado inteligente controlado por medio de una tarAeta digitali-ada que reconoce la vo- de cada ciruAano, congurada previamente. El robot es capa- de obedecer órdenes verbales gracias a una interfase de softare llamada Hermes. 8l nal de la d"cada de los $C se presentaron los resultados con el robot 86FE47 un robot asistente con imagen bidimensional ! dos bra-os mecánicos que no &a llegado a tener aplicación clínica. En #$$: !a &abía iniciado sus eperiencias con un sistema de cirugía roboti-ada mediante un prototipo llamado 4ona, un robot precursor del actual da inci, que utili-aba !a un sistema amoBesclavo con consola de mandos ! bra-os independientes para que un ciruAano, situado fuera del campo quirJrgico, comande los bra-os robóticos colocados, mediante laparoscopia, en el interior del abdomen del paciente. 9on esta t"cnica se reali-aron en 5"lgica una colecistectomía (#$$:) ! una cirugía bariátrica (#$$>), la primera en el mundo reali-ada por un robot dirigido a distancia. En #$$$ surge el robot quirJrgico más avan-ado conocido &asta la actualidad, el da inci urgical !stem, que en el GCCC obtiene la validación de la <;8 para reali-ar procedimientos de cirugía abdominal vía laparoscópica. 2or su parte el robot 26O5OF, del 7mperial 9ollege of London, fue usado en el bienio #$$:B$> para reali-ar operaciones endoscópicas de próstata en 7nglaterra, estableciendo un &ito en la robótica quirJrgica !a que se trata de un robot autónomo que trabaAa despu"s de la preprogramación sobre el caso clínico, una ve- obtenidas coordenadas ecográcas. En septiembre de GCC# se reali-ó la primera colecistectomía transoceánica con el robot QE?, estableciendo un &ito en telecirugía. El robot operó a una muAer de 0> aos en Estrasburgo (Hospital 9ivil del Este de
el GCC# la unidad de robótica del 3o&ns Hop'ins 4edical 7nstitution (5altimore) presentó los resultados de telecirugía robótica con el robot 8EO2 %CCC (5ra-o asistente) ! 28D7B694 (puncionador renal estereotáico), en la reunión anual de la 8?8 con > casos de cura de varicocele, G biopsias retroperitoneales, una pieloplastia, % nefrectomías ! % accesos percutáneos al rión, que preludiaban la gran anidad entre urología, dispositivos roboti-ados ! telecirugía. 8ctualmente eisten una diversidad de robots ciruAanos que pueden ser clasicados segJn su nivel de implicación o autonomía pueden ser robots servoBasistentes (8EO2 ! otros bra-os asistentes), asistentesBcoordinadores (Hermes), efectores semiautónomos (6obodoc, 9aspar, 8crobot, 2robot, 28D7), ! la Jltima generación robots ciruAanos de control remoto o telemaneAados B teleoperated B (da inci).
?rología ! robots quirJrgicos En #$>> se inicia la investigación en robótica urológica en el 7mperial 9ollege de Londres que culmina en #$$# con el robot
orld
robot 26O5OF reali-ó una operación endoscopia de próstata, baAo la dirección del ;r. imon Harris en el 1u! s Hospital, London (6eino ?nido) ! abrió la posibilidad de reali-ar procedimientos roboti-ados endoscópicos aJn en fase de 7N;. Fambi"n el robot puncionador renal 29*L fue desarrollado en el mismo instituto, siendo actualmente los miembros del 5rad! ?rological 7nstitute ! la 3o&ns Hop'ins ?niversit!, *e +or', ?8, quienes siguen con el desarrollo del robot. u función consiste en reali-ar el acceso percutáneo al rión mediante
aguAa de forma guiada por control remoto. El ciruAano maneAa un Ao!stic' a distancia. En #$$> fue reali-ado el primer acceso renal percutáneo roboti-ado por telecirugía con 28D+B694, entre el 3o&ns Hop'ins Hospital, de 5altimore, 48, ?8, ! el Hospital For ergara de la ?niversidad de 6oma, 7talia @/. En el GCC# se publicaron los resultados de telecirugía con el sistema roboti-ado 4ona de 7ntuitive urgical entre otros procedimientos se inclu!eron G prostatectomías. El equipo de urólogos de la ?niversidad de 9alifornia (Los Rngeles B?9L8B) reali-ó en enero del GCCG la primera cirugía abdominal con el robot Qeus, practicando una pieloplastia en una paciente de GG aos.
Resumen de Robots enfermeros Lo denominan 6758. 2uede levantar a los pacientes de sus camas ! trasladarlos a la silla de ruedas, llevarlos al bao ! a!udarles a levantarse de la cama. Está equipado con ruedas que giran %0CS para facilitar su traslado ! sensores para reconocer rostros ! voces. 8l presente pueden contarse alrededor de % millones de unidades de robots dom"sticos ! alrededor de G millones para el entretenimiento. El seor 4artín 4ellado &a enfati-ado que estamos ante perspectivas asombrosas de integración de los robots a la vida dom"stica. 4ellado vaticinó que para el ao GC## podrán contarse unos ## millones de robots &ogareos, casi @ millones dedicados netamente a tareas dom"sticas ! unos : millones para el entretenimiento ! uso personal. Entre las funciones que !a están desempeando muc&os de estos robots dom"sticos encontramos los que se utili-an para podar el c"sped ! los aspiradores. Fambi"n se les está utili-ando en el transporte personal.
Base de datos ?na base de datos (cu!a abreviatura es 5;) es una entidad en la cual se pueden almacenar datos de manera estructurada, con la menor redundancia posible. ;iferentes programas ! diferentes usuarios deben poder utili-ar estos datos. 2or lo tanto, el concepto de base de datos generalmente está relacionado con el de red !a que se debe poder compartir esta información. ;e allí el t"rmino base. Tistema de informaciónT es el t"rmino general utili-ado para la estructura global que inclu!e todos los mecanismos para compartir datos que se &an instalado.
?na base de datos proporciona a los usuarios el acceso a datos, que pueden visuali-ar, ingresar o actuali-ar, en concordancia con los derec&os de acceso que se les &a!an otorgado. ?na base de datos puede ser local, es decir que puede utili-arla sólo un usuario en un equipo, o puede ser distribuida, es decir que la información se almacena en equipos remotos ! se puede acceder a ella a trav"s de una red. 6ápidamente surgió la necesidad de contar con un sistema de administración para controlar tanto los datos como los usuarios. La administración de bases de datos se reali-a con un sistema llamado ;54 (;atabase management s!stem Uistema de administración de bases de datosV). El ;54 es un conAunto de servicios (aplicaciones de softare) para administrar bases de datos, que permite • • •
?n fácil acceso a los datos El acceso a la información por parte de mJltiples usuarios La manipulación de los datos encontrados en la base de datos (insertar, eliminar, editar)
El ;54 puede dividirse en tres subsistemas El sistema de administración de arc&ivos para almacenar información en un medio físico. El ;54 interno para ubicar la información en orden. El ;54 eterno representa la interfa- del usuario.
Los principales sistemas de administración de bases de datos son • • • • • • • • • • • • • •
5orland 2arado
Modelo de Entidad Relación
Es un modelo de datos basado en una percepción del mundo real que consiste en un conAunto de obAetos básicos llamados entidades ! relaciones entre estos obAetos, implementándose en forma gráca a trav"s del ;iagrama Entidad 6elación. Entidad ObAeto del mundo real distinguible de otros obAetos. ?na entidad se describe usando un conAunto de atributo. 9onAunto de entidades (tipo de entidad) • •
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?na colección de entidades similares (eA. todos los empleados). Fodas las entidades de un conAunto tiene los mismos atributos (a ecepción de una Aerarquía). 9ada conAunto de entidades tiene una llave. 9ada atributo tiene un dominio
?n tipo de entidad dene el esquema o intensión para el conAunto de entidades que comparten la misma estructura. La colección de entidades de un tipo particular de entidad dene la etensión del tipo de entidad. •
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8tributos clave de una entidad ?n tipo de entidad casi siempre tiene un atributo que es distinto para cada entidad. Ha! ocasiones en que un conAunto de atributos constitu!en la clave de una entidad (atributos subra!ados en los diagramas). 8lgunas entidades tienen más de un atributo clave. ;ominio de los atributos 9ada uno de los atributos simples tienen asociado un conAunto de valores posibles.
Fipos de relación e entiende por 6elación a la asociación entre G o más entidades. 9lasicación por 9ardinalidad •
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6elación ?no a ?no 9uando un registro de una tabla sólo puede estar relacionado con un Jnico registro de la otra tabla ! viceversa. En este caso la clave foránea. 6elaciones ?no a 4uc&os 9uando un registro de una tabla (tabla secundaria) sólo puede estar relacionado con un Jnico registro de la otra tabla (tabla principal) ! un registro de la tabla principal puede tener más de un registro relacionado en la tabla secundaria. 6elaciones de 4uc&os a 4uc&os 9uando un registro de una tabla puede estar relacionado con más de un registro de la otra tabla ! viceversa. En este caso las dos tablas no pueden estar relacionadas directamente, se tiene que aadir una tabla entre las dos que inclu!a los pares de valores relacionados entre sí.