Historia

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Los primeros robots podrían considerarse aquellos artilugios mecánicos automatizados que disponían de algún tipo de automatización, como por ejemplo las esculturas egipcias animadas (2000 a.C.):

escultura_egipcia1

escultura_egipcia2

Los mecanismos de los relojes de iglesias y catedrales también pueden ser considerados como el origen de los robots, como es el caso del reloj de la "Piazza de San Marco" en Italia (s. XV):

reloj_san_marco

al igual que los primeros relojes y cajas de música (s. XVII-XVIII):

reloj

caja_musica

Fue precisamente en esa época cuando aparecieron los verdaderos primeros autómatas, que consistían en mecanismos coordinados, típicamente bailarinas, acróbatas, músicos, escritores, etc.

bailarinas

escritores

En 1920 el escritor checoslovaco Karel Capek publicó su novela RUR (Rossum's Universal Robots). En la palabra robot significa siervo, fuerza de trabajo. Así pues, la robótica era un término de ciencia ficción que surgió en este libro.

En 1926 Metrópolis, de Fritz Lang, es la primera película en la que aparecen robots.

metropolis

En 1950 Isaac Asimov publica el libro Yo Robot con las tres leyes de la robótica:

  1. Un robot no puede lastimar a un ser humano o permanecer inactivo ante un daño que se le pueda hacer.
  2. El robot debe obedecer al ser humano excepto si contradice la primera ley.
  3. El robot debe proteger su existencia salvo que entre en conflicto con las leyes anteriores.

Gracias a este libro, Isaac Asimov hizo popular la robótica.

isaac_asimov

En 1946 se creó la primera computadora electrónica "ENIAC", que estaba construida a base de válvulas.

Eniac

Por lo general, hasta mediado de siglo los robots eran servomecanismos teleoperados, es decir, controlados por un ser humano. En este sentido, no disponían de sistema de control propio.

Primeras implementaciones

En 1948, el neurólogo Grey Walter construye los primeros robots móviles utilizando el sentido común y algo de bricolaje, que se llamaron las las tortugas de Bristol.

walter_grey

tortuga_bristol1

tortuga_bristol2

Estaban construidos utilizando válvulas, sensores de luz y detectores de contacto. Tenían dos ruedas motrices y un foto-tubo como ojo.  Se recarga al detectar descarga.

A Walter Gray le atraía el concepto de que un robot, con conexiones simples era capaz de realizar comportamientos complejos al ser atraído por una luz. Fue en ese momento en el que surgió el concepto de comportamiento de los robots.

Walter Gray se preocupó de que el diseño de este robot se conociera en forma masiva. Las tortugas robot son probablemente el primer ejemplo de hardware libre de la historia.

William Grey Walter construyó un par de robots móviles a principios de la década de 1950, que eran capaces de aprender tareas como evitar obstáculos. Pioneros en inteligencia artificial, como Marvin Minsky y John McCarthy, se interesaron por la robótica casi de inmediato tras la Conferencia del Colegio Dartmouth. A finales de la década de 1950 Minsky, junto con Richard Greenblood and William Gosper, intentaron construir un robot capaz de jugar al Ping-pong. Debido a dificultades técnicas con el hardware de la máquina, finalmente el diseño del robot fue modificado de tal forma que únicamente era capaz de coger una pelota haciendo uso de una canasta en lugar de una pinza robótica.

En 1954 el ingeniero George Devol patentó el primer robot programable. La programación surgió porque se dio cuenta que en la industria habían tareas repetitivas. En 1956,  junto con el hombre de negocios Josef Engelberger, crean la primera empresa dedicada a la robótica: Unimation (Universal Automation).

En 1960 Condec Corporation adquiere a Unimation y el desarrollo de Unimate Robot Systems comienza.
En 1961 se instala en una planta de General Motors el primer robot de  Unimate. Fue utilizado para la manipulación de material en una máquina de fundición.

unimate2000

No es hasta 1975, tras 10 años de pérdidas, que los robots comienzan a ser rentables para Unimation.

En 1978 Unimation desarrolla el robot Puma (Programmable Universal Machine for Assembly) con el apoyo de General Motors.

puma500

Unimation, tras entrar en quiebra, fue comprada por la marca Stäubli.

En 1970 se desarrolla en la Universidad de Stanford el robot Shakey.

En Standford, Nils Nilsson desarrolló el robot móvil SHAKEY en 1969. Este robot estaba equipado con un láser de telemetría, una cámara y sensores táctiles, encontrándose conectado a un ordenador DEP PDP 10 vía radio. Entre las tareas de SHAKEY se encontraban tanto la evasión de obstáculos como el movimiento de objetos dentro de un entorno altamente estructurado. Todos los obstáculos eran simples bloques y cuñas uniformemente coloreados. SHAKEY
mantenía una lista de los objetos de su entorno y, usando un teorema de resolución por sondeo llamado STRIPS, determinaba planes de acción que posteriormente ejecutaba.

shakey

Fue el primero robot móvil de propósito general capaz de razonar sobre sus propias acciones. Mientras que otros robots requerían ser instruidos paso a paso para completar una gran tarea, Shakey podía analizar comandos y descomponerlos en trozos más básicos por sí mismo. Aún así, necesitaba 1 hora para poder procesar una imagen y tomar una decisión, con el riesgo de que el entorno hubiera cambiado.

Nuevamente, a pesar de que el sistema de razonamiento funcionaba correctamente, SHAKEY a menudo tenía problemas generando la información simbólica necesaria para el planificador a partir del vector de datos obtenidos del sensor. El hardware fue la parte difícil del proyecto. Hans Moravec, por aquél entonces estudiante en Standford, recuerda: “Un recorrido completo de SHAKEY debería englobar la entrada del robot en una habitación, encontrar un bloque,
recibir la orden de poner el bloque encima de la plataforma, empujar una cuña contra la plataforma, desenrollar la rampa y empujar el bloque arriba. SHAKEY nunca hizo esta secuencia completamente.
Lo hizo en varios intentos independientes y siempre con una alta probabilidad de fallo. Sería posible poner todas estas partes en una película y reproducir la escena completa.”

También en Stanford, John McCarthy empezó un proyecto a principios de los años 70 para construir un robot que fuera capaz de ensamblar un kit de una televisión a color, y de nuevo el hardware del robot (el acto físico de insertar los componentes en circuitos impresos con suficiente exactitud) demostró ser una parte difícil. Como consecuencia de las dificultades inherentes al escaso desarrollo de los sistemas físicos,muchos investigadores que estaban interesados en la robótica en los primeros años de la inteligencia artificial, dejaron los aspectos de hardware a un lado y se concentraron de nuevo en el software y los componentes de razonamiento del sistema de control.
La percepción en aquel momento era que la mayor parte del problema de diseñar un robot inteligente descansaba predominantemente en la estructura de control. Una vez los componentes hardware necesarios estuvieran en posición de soportar los elementos de razonamiento del controlador, el comportamiento inteligente evolucionaría inevitablemente y de esta manera mucha investigación se centró en los paradigmas de control. No obstante, sí que existieron una serie de proyectos robóticos influyentes a lo largo de la década de 1970.

El JPL Rover, desarrollado en los años 70 en la Jet Propulsion Laboratory en Pasadena, fue diseñado para la exploración espacial. Usando una cámara de televisión, un láser de telemetría y sensores táctiles el robot clasificaba su entorno como “navegable”, “no navegable” y “desconocido”. La navegación fue desarrollada mediante la técnica denominada dead reckoning (navegación a estima) utilizando un compás inercial.
En Stanford, Hans Moravec desarrolló CART a final de los años 70. La tarea de este robot móvil era la de evitar obstáculos usando una cámara como sensor. El robot tomaba nueve fotos de su entorno para crear un modelo bidimensional de su alrededor. A continuación se movía 1 metro hacia delante y volvía a repetir el proceso. Para procesar las nueve fotografías tomadas necesitaba 15 minutos: 5 minutos para digitalizar las imágenes, otros 5 para generar una reducción de las mismas a bajo nivel (tras la cual los obstáculos eran representados como círculos) y los últimos cinco minutos eran necesarios para la actualización del mapa y planificación de la trayectoria. CART tuvo éxito en la evasión de obstáculos, aunque era muy lento. Presentaba, además, problemas en la estimación de su propia posición y en detectar correctamente obstáculos que no generaran un contraste suficiente con el entorno.

roboCART

Fuente: http://www.computerhistory.org/collections/catalog/102630561

En los años 80, también en la Universidad de Stanford, aparecen los primeros ordenadores empotrados y robots con capacidad de procesar dos cámaras estéreo con el propósito de realizar una reconstrucción 3D. El robot reconoce entornos estructurados, con condiciones de iluminación relativamente controladas y para desarrollar una tarea de navegación en una habitación para recorrer unos 30m el robot tardaba unas 5 horas.

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En 1984, Valentino Braitenberg publica “Vehicles- Experiments in Synthetic Psycology”, en el que describe como hipotéticos vehículos analógicos (combinación de sensores, actuadores y sus interconexiones), simples en diseño, podían mostrar comportamientos como agresividad, amor, búsqueda, optimismo. Este tipo de vehículos se conocen como vehículos de Braintenberg, y su trabajo reconocido en el ámbito académico, estableció relaciones entre estructuras y funciones del cerebro.

ValentinoBraitenberg

braitenbergEn 1985, Rodney Brooks, uno de los fundadores de la empresa iRobot Corp., del Massachusset Institute of Technology (MIT) implementa la primera arquitectura reactiva (Subsumption) utilizando un anillo de sensores de ultrasonidos.

Rodney_BrooksLa arquitectura Subsumption está fuertemente asociada con los robots basados en comportamiento. Establece una arquitectura de arriba-abajo entre la relación que deben tener los sensores y actuadores, descomponiendo un comportamiento complejo en comportamientos más sencillos, organizados en capas de forma jerárquica. Cada capa, implementa una competencia de comportamiento y los niveles superiores con capaces de anular los niveles inferiores con el propósito de generar el comportamiento deseado.

subsumption

En 1986, Ronal Arkin implementa la primera arquitectura híbrida Autonomous robot architecture (AuRA), es decir, es una arquitectrura deliberativa/reactiva en la que adopta lo mejor de ambas aproximaciones.

roland_arkin

En este ejemplo de implementación, los objetivos se definen utilizando sensores, por ejemplo: detectar posición de un objeto, seguir una línea, seguir una pared, evitar vuelco, etc. El nivel 1 siempre está activo, mientras que el nivel 3 es capaz de desactivar al nivel 2.

aura

En el año 2000, Honda sorprende al mundo entero con el lanzamiento del robot Asimo, (acrónimo de "Advanced Step in Innovative Mobility"- paso avanzado en movilidad innovadora), es un robot humanoide que pretende ayudar a las personas que carecen de movilidad completa en sus cuerpos, así como para animar a la juventud para estudiar ciencias y matemáticas.

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En 2004, el robot Spirit es el primero de los dos robots que forma parte del Programa de Exploración de Marte de la NASA. El robot 3 aterrizó con éxito el 3 de enero de 2004 y su gemelo Opportunity aterrizó con éxito en Marte el 24 de enero de 2004.

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