CONCLUSIÓN

El trabajo realizado y visto anteriormente es para nosotras una motivación y un privilegio haberlo podido realizar, ya que en el pudimos no solo aprender mas del tema sino también reconocer la importancia, el privilegio y el significado tan grande que tiene esta disciplina en la vida de las personas que lo necesitan, para de esta forma poder recuperar las extremidades o partes de su cuerpo que por algún motivo ya no están.

NOTICIAS

Mini Robot Medico
El prototipo que ven fue desarrollado gracias a la colaboración de dos universidades de Japón y representa el primer paso de lo que podría ser el futuro de la medicina: Se trata de un pequeño robot capaz de ser introducido a un paciente por medio de una pequeña incisión. Guiándose a través de un mapa creado con resonancia magnética nuclear el robot puede tomar fotografías, recoger muestras de tejido, diseminar medicina e incluso realizar procedimientos quirúrgicos sencillos.
Volviendo un poco a nuestra realidad es importante mencionar que el robot debe mantenerse unido por un cable al computador que lo maneja y es conducido a través del cuerpo con campos magnéticos. La idea de tener pequeños robots “reparándonos” por dentro podría sentar un nuevo precedente en la medicina una vez que la técnica se domine por completo y permitiría crear nuevos tratamientos menos invasivos


Implantes cerebrales para 2020

Intel, la principal empresa a nivel mundial que fabrica microprocesadores, ha anunciado que espera tener desarrollados para el 2020 implantes cerebrales. ¿Quién no ha soñado con la posibilidad de controlar todo tipo de dispositivos electrónicos “desde la mente”?.
Miguel Nicol Elis, profesor de neurobiología de la Universidad de Duke y uno de los principales impulsores del proyecto, afirma que este desarrollo científico resultará muy útil para ayudar, por ejemplo a las personas con deficiencias motoras para que puedan volver a caminar.
Hace un mes Charles Higgins, científico de la Universidad de Arizona , informó que había logrado construir un robot que podía ser guiado por el cerebro y los ojos de una polilla. Pinsa que en 10 ó 15 años la gente va a utilizar y familiarizarse con equipos “híbridos” que sean capaces de conjugar una combinación de tecnología electrónica y de tejidos orgánicos vivos.

Principales aplicaciones de cirugía robótica en distintas especialidades quirúrgicas

1. Cirugía robótica abdominal
Es un campo aún en desarrollo, asociado al buen desempeño de los materiales laparoscópicos actuales. Su alto costo no ha permitido su desarrollo en cirugía abdominal como en otras áreas (11-12), sin embargo, la demanda por parte de cirujanos y pacientes por procedimientos mínimamente invasivos, el desarrollo computacional y la ingeniería robótica; junto a la necesidad de ampliar el campo visual limitado a dos dimensiones, el grado de libertad de movimiento del material laparoscópico y la percepción de resistencia de los tejidos, han permitido su desarrollo incipiente en este campo y el desarrollo del actual sistema quirúrgico Da Vinci.

Características del equipo Da Vinci:

Visualización por dos cámaras de alta resolución que permiten visión en 3D.
Tres brazos articulados que permiten 7 grados de libertad de movimiento similar a la muñeca humana.

Digitalización de movimientos que permite reducir imprecisiones y amplificar movimientos.
Sus limitantes incluyen su alto costo y mantención, limitándolo a instituciones académicas con énfasis en esta área de desarrollo. Ocupan un espacio significativo en la sala de operaciones y posee una limitada capacidad docente, por la posibilidad de entrenar sólo una persona por vez.
Aplicaciones clínicas:

Cirugía antireflujo: Es la única cirugía donde se dispone de evidencia clínica clase 1 con dos trabajos en la literatura, encontrándose que la técnica es absolutamente reproducible pero con un mayor tiempo operatorio y costos más elevados. El grupo del J. Hopkins USM, en el grupo de paciente con hernias hiatales significativas asociadas a Reflujo Gastroesofágico (RGE), ha descrito una mejor reparación de estos defectos que por vía laparoscópica convencional, lo que se podría verse asociado a una menor recurrencia de la enfermedad. Sin embargo, sus hallazgos no son concluyentes (13-14).

Cirugía bariátrica: Procedimiento extremadamente desafiante, por lo que muchos grupos exploran su potencial. Dos grupos, uno de ellos con más de 100 pacientes, han informado excelentes resultados, con ausencia de filtraciones y sin mortalidad, mostrando ventajas en la confección de anastomosis manuales gastroyeyunales, confección de bolsas gástricas más pequeñas y eliminación de la dificultades derivadas de paredes abdominales extremadamente gruesas, al combinar instrumentos más rígidos y mayor poder (15-16).

Cirugía vesicular: Se han reportado resultados comparables a la cirugía tradicional. La desventaja está dada por un tiempo quirúrgico levemente mayor y su beneficio lo constituiría la capacidad de una mejor visualización en 3D de los componentes del triangulo de Calot. Lo anterior permitiría menor instrumentación y mejor definición de las estructuras, lo que llevaría un menor índice de lesiones del árbol biliar comparada con la colecistectomía laparoscopica convencional (17-18).

Hígado: Aún cuando la cirugía robótica se encuentra poco desarrollada en este campo, nuevos avances tecnológicos de procesamiento y superposición de banco de imágenes preoperatorias y en tiempo real, permitirían a los cirujanos visualizar el parénquima hepático más allá de la superficie para facilitar una disección más segura (19).

Páncreas: Se han reportado desde el año 2003 resecciones de tumores neuroendocrinos de la cola de páncreas con preservación de bazo, enucleaciones de tumores pancreáticos y asistencia robótica en la confección de hepático y pancreatico-yeyunostomia posteriores a pancreatoduodenectomia laparoscópicas. Sin embargo, la incapacidad del robot Da Vinci para precisar las características de la región retropancreatica y la cuidadosa disección de la porta de esta superficie podrían impedir su aplicación segura (20-21-22).

Bazo: La capacidad del robot Da Vinci para precisar con mayor definición y magnificación la arquitectura hiliar y la relación con el páncreas asociado al uso de disectores ultrasónicos y la amplia maniobrabilidad de sus brazos articulados, hacen especialmente útil esta vía de abordaje, con tiempos operatorios comparables a otras técnicas (23).

Intestino delgado: Si bien la experiencia es poca, algunos grupos han encontrado utilidad en resecciones intestinales asociadas a enfermedad de Crohn, donde la capacidad robótica de examinar el intestino en toda su longitud, en busca de segmentos alterados, presenta grandes ventajas. Además de la capacidad de realizar suturas, ha mostrado ser útil en la confección de yeyunostomias de alimentación (18-24).

Colon: Reservada en la actualidad principalmente a patología benigna y resecciones de pólipos no factibles de ser resueltos por vía endoscópica. La cirugía robótica ha permitido realizar colectomías parciales y totales, rectopexias, resecciones anteriores bajas y disecciones abdomino- perineales en especial frente a pelvis estrecha, donde la cirugía laparoscópica asistida por robot juega un papel fundamental, con índices de complicaciones muy favorables comparados con series históricas, especialmente frente a cirugía del prolapso rectal. Estudios que han comparado la cirugía laparoscópica versus robótica en colon, sólo han demostrado diferencia en cuanto a tiempo operatorio y costos (25-26). En la actualidad, la validación de la cirugía laproscópica oncológica en colon, permite a la cirugía robótica jugar un nuevo rol en este campo (27).
Glándula suprarrenal: No existen estudios comparativos entre cirugía abierta o adrenalectomía laparoscópica. Series de más de 30 adrenalectomías robóticas han descrito una mayor facilidad en identificar los pequeños vasos adrenales y en especial frente a la adrenalectomía derecha, un mayor control de la vena adrenal derecha en su llegada a la vena cava inferior (28-29).
2. Cirugía bariátrica asistida por robot
Su uso se encuentra limitado, especialmente por el escaso número de instituciones dedicadas a la cirugía bariátrica que disponen de tecnología robótica. El primer procedimiento en cirugía robótica bariátrica fue realizado en 1999. Desde la fecha se ha descrito su uso en banding gástrico ajustable, bypass gástrico en Y de roux y derivación biliopancreática con switch duodenal laparoscópico asistido por robot (30-31-32).

Cerca de 100 casos de bypass gástrico laparocópico asistido por robot se han documentado en la literatura. De estos, el índice de filtración fue 0%, estenosis entre 1-3% y algunas complicaciones menores derivadas del equipo en particular y de la implementación de la técnica (30). Su utilidad actual se reserva para la confección de la gastro-yeyuno y entero-entero anastomosis, donde la capacidad para realizar una anastomosis de micropresición bajo visión directa, podría disminuir los índices de filtración y estenosis en especial en pacientes súper obesos, en los cuales el campo visual se encuentra más limitado y en los que la resistencia de la pared puede transformarse en un serio impedimento.

En relación al banding gástrico, luego de la instalación de trocares bajo visión directa, el procedimiento intrabdominal es realizado íntegramente con la asistencia del equipo robótico. Aun cuando los resultados inmediatos y a largo plazo comparados con la técnica laparoscópica convencional son similares, la técnica robotizada mostró un tiempo operatorio significativamente mayor (30). Con respecto a la derivación biliopancreática con switch duodenal asistido por robot, su utilidad ha quedado limitada por el momento, a la confección de la anastomosis duodeno-yeyunal.

3. Nefrectomía de donante asistida por robot
Luego de la aprobación para su uso por la FDA en el año 2000, el robot Da Vinci fue utilizado por primera vez el mismo año para practicar la primera nefrectomía robótica mano asistida, mostrando ventajas considerables en relación a potenciar tareas normalmente no presentes en la nefrectomía laparoscopica convencional, maximizando teóricamente los beneficios y disminuyendo los riesgos del donante (33).

Luego del estudio y preparación rutinaria, el paciente es posicionado en decúbito lateral derecho para planificar la nefrectomía izquierda, realizando una laparotomía media Infra umbilical que permite el uso de un Lap-Disc Hand Port y posteriormente la instalación de los trocares para los brazos del sistema Da Vinci (33). Este sistema ha mostrado ser particularmente útil en la disección del polo superior del riñón de sus adherencias, grasa retroperitoneal y del polo inferior del bazo, debido a la facilidad de movimiento otorgado por sus brazos articulados (33).

El advenimiento de la nefrectomía de donante por vía laparoscópica ha contribuido a un aumento del número de donantes vivos de riñón con las consiguientes ventajas para los pacientes en lista de espera, constituyendo más del 85% de los procedimientos de nefrectomía de donante en EE.UU. (34-35). Lo anterior, asociado al uso del sistema Da Vinci con todas sus ventajas técnicas y el uso del dispositivo mano-asistido, han incrementado los niveles de seguridad y características del injerto, al permitir un menor daño del órgano extraído, posibilidad de rápido control vascular en caso de lesiones y menor tiempo de isquemia caliente (36), constituyendo la asociación ideal entre la percepción táctil y cirugía mínimamente invasiva. Si bien es un procedimiento seguro y efectivo, aun se necesitan estudios comparativos para determinar cuál es más seguro y costo efectivo.

4. Cirugía robótica en ginecología
El primer procedimiento laparoscópico en ginecología utilizando un robot, se realizó en 1998 y consistió en una anastomosis tubaria exitosa. Estudios posteriores han confirmado la factibilidad técnica de realizar este procedimiento, pero sin mayores beneficios a corto plazo y un mayor tiempo operatorio al compararlo con la técnica laparoscópica habitual. En relación a miomectomías, anexectomía e histerectomías, tanto para lesiones malignas como benignas, algunos trabajos con series pequeñas han informado lo siguiente: miomectomías con piezas operatorias de 246 gr en promedio, tiempos operatorios de 256 minutos, escasa pérdida sanguínea y estadías post operatorias de 1,2 días.

En cambio, en la realización de histerectomías en las cuales la mayoría incluye un tiempo vaginal, con salping oforectomia bilateral frente al diagnóstico de cáncer, los tiempos operatorios presentados van desde las 2,5 a 10 horas de cirugía, con pérdidas sanguíneas desde 50 a 1500 ml y piezas operatorias de peso variable (40-41). Es probablemente en el manejo del prolapso post histerectomía, con la realización de la sacro-colpopexia, donde los beneficios de una técnica mínimamente invasiva son evidentes y donde la asistencia robótica juega un rol primordial según la experiencia de la Clínica Mayo donde el robot es utilizado exclusivamente para realizar la sutura de la malla entre vagina y promontorio con buenos resultados post operatorios inmediatos (42).

5. Prostatectomía laparoscópica asistida por robot (PRLAR): su rol en el manejo quirúrgico del cáncer de próstata localizado
El control tumoral, la continencia y la función eréctil constituyen las principales consideraciones en el paciente sometidos a prostatectomía radical. Es en cada una de estas áreas donde la prostatectomía radical laparoscópica asistida por robot tiene la capacidad de ser mejorada. El uso de PRLAR permitiría la identificación más clara y precisa de la cápsula prostática y las estructuras neurovasculares.Sin embargo, estudios comparativos en relación a la técnica abierta no han sido concluyentes respecto de una menor frecuencia de márgenes positivos al estudio histopatológico (43-44). En relación a la incontinencia urinaria, distintas series reportan que ésta es una complicación rara, con incontinencia severa en menos del 2% de los casos (45), sin embargo algunos reportes informan de algún grado de incontinencia en un tercio de los pacientes sometidos a cirugía abierta. El uso de asistencia robótica, al permitir una disección más fina de la próstata y del tejido muscular del esfínter uretral, junto a una hemostasia más precisa que evitaría potenciales daños al esfínter, podrían favorecer un menor índice de incontinencia e incluso una recuperación post operatoria más rápida de ésta.

Aunque la disección prostática con márgenes quirúrgicos negativos con preservación neural es factible (46), la extensión extracapsular hacia el tejido neurovascular puede requerir disección de los nervios circundantes. Estos, muchas veces son difíciles de identificar y su curso puede ser variable, confundiéndose con el tejido vascular y fibroso de la región. Este daño puede ser producido por incisión directa, durante maniobras de hemostasia o por tracción. La prostatectomía laparoscópica asistida por robot podría mejorar todas estas condiciones de riesgo. Lamentablemente, no existen series que comparen ambas técnicas, dado a la ausencia de uniformidad para evaluar el grado de disfunción eréctil según distintas publicaciones.

6. Estado actual de la cirugía cardiaca asistida por robot
La aparición de sistemas de canulación femoral para by pass cardiopulmonar, el uso de sistemas endoaórticos de oclusión y la cardioplejia en los años 90, asociado a la aparición de nuevos sistemas robóticos y de visión tridimensional, permitieron en 1998 la realización del primer by pass coronario sin abrir la cavidad torácica (47). En la actualidad se dispone del sistema de cirugía robótica-asistida Da Vine¡. Este dispositivo y sus características ya expuestas, utilizando minitoracotomías de acceso para los brazos robotizados y sistemas de canulación-perfusión transfemorales que no interfieran en el campo operatorio, ha permitido la realización de múltiples cirugías, tales como revascularización miocárdica de uno y más vasos, cirugía de válvula mitral y cierres de defectos septales y atriales (48-49). En relación a la cirugía de revascularización miocárdica, el procedimiento más frecuentemente realizado ha sido la revascularización de la coronaria descendente anterior con mamaria interna izquierda (torácica interna), descritos como ampliamente seguros y reproducibles, según la experiencia de múltiples centros (48-50).

Sin embargo, éste y otros procedimientos de revascularización miocárdica continúan significando un gran reto para la cirugía robótica en especial frente a nuevas técnicas que consumen menos tiempo y tecnología como by pass coronario directo mínimamente invasivo en corazón activo y el uso de by pass coronario en paciente despierto con apoyo anestésico peridural vía minitoracotomía (51-52). El reto actual de la cirugía robótica lo constituye precisamente la posibilidad de realizar este tipo de cirugía sin cardioplejia. Una etapa inicial en el entrenamiento del equipo quirúrgico en la técnica de revascularización coronaria endoscópica, lo constituye la preparación asistida por robot de la arteria mamaria interna, incluso bilateral, y el posterior by pass coronario directo mínimamente invasivo vía minitoracotomía. El uso de esta técnica permite en muchos casos, contar con una arteria más extensa y la posibilidad de efectuar el procedimiento por incisiones más pequeñas con indiscutibles efectos beneficiosos tanto cosméticos como de dolor postoperatorio comparado con la técnica sin asistencia robótica (53).
El gran reto de la cirugía robótica en esta área lo constituye en la actualidad la factibilidad de realizar el procedimiento por vía endoscópica en forma exclusiva y en ausencia de cardioplejia y ausencia de bomba. El uso de sistemas de aspiración y estabilización endotorácicos y mecanismos capaces de rotar y fijar el músculo cardiaco, actualmente en desarrollo, facilitarán el desarrollo de esta técnica (48-54-55). Otro factor a considerar en el futuro es la posibilidad de desarrollar procedimientos híbridos que incluyan la revascularización robótica de la cara anterior, combinada con técnicas de revascularización percutáneas (56). La técnica de revascularización endoscópica completamente asistida por robot constituye un procedimiento demandante tanto de habilidades como de factores económicos y tecnológicos y aun cuando su rol en cirugía cardiaca no puede ser determinado con absoluta certeza, su futuro es promisorio.

7. Cirugía pediátrica robótica asistida

En el área de la cirugía pediátrica, el rol de los sistemas robóticos quirúrgicos ha sido más limitado que en la población adulta. Se han reportado experiencias en la actualidad con cirugía fetal robótica asistida en modelos animales (57). En la literatura pediátrica se han reportado el uso de dos sistemas robóticos quirúrgicos: el Zeus y el Da Vinci. Ninguno de los sistemas es completamente autónomo. Actualmente ambos robots son producidos por Intuitive Surgical (www.intuitivesurgical.com) y se espera que este último sea el sistema robótico predominante. El sistema Da Vinci usa un endoscopio de 12 Mm y doble canal para proveer visión tridimensional. Para la población pediátrica se ha incorporado recientemente un laparoscopio de 5 Mm bidimensional. Se han agregado además instrumentos de 5 Mm (estándar es de 8,5) con 7 grados de movimiento. En la cirugía pediátrica, el uso de sistemas quirúrgicos robóticos está altamente influenciado por el tamaño de los pacientes y por la naturaleza reconstructiva de muchos de los procedimientos. En infantes y neonatos se necesita una visualización magnificada, situación que ofrecen los sistemas robóticos con visión 3D y con la mejoría de la visión de profundidad, disminuye el temblor y ofrece un campo más estable. Además, se puede calibrar a una relación de 3:1, es decir movimientos de 3 cm del cirujano se traducen en 1 cm en el paciente, y con mayor rango de movimientos finos.

Aun existen, sin embargo, limitaciones por el tamaño de los pacientes, la ausencia de sensación háptica (58) y el costo de estos sistemas. En esta etapa hay limitados reportes en las áreas de cirugía pediátrica general, urología pediátrica y cirugía cardiotorácica (evidencia clase 4). En cirugía general pediátrica hay series de 10-15 pacientes incluyendo cirugías de fundoplicatura de Nissen, colecistectomías, esplenectomías y miotomías de Heller. Se demostraron tiempos operatorios mayores que disminuyen con la práctica y reportó un número similar de complicaciones pero con mejoría en la visualización especialmente para la sutura intracorpórea (59).

En el campo de la urología pediátrica, la robótica ha ayudado a realizar complejas cirugías reconstructivas, como son una heminefroureterectomia bilateral en una niña de cuatro años. La cirugía tomó siete horas y 20 minutos, pero los autores destacaron la facilidad para la disección del hilio renal y de los vasos (60-61). Dos reportes han sido publicados describiendo el uso de robots en cirugía cardiotorácica pediátrica. Le Brett y colaboradores (62) reportaron sus experiencias de cierre de ductos arteriosos en 56 niños, demostrando que era seguro y realizable, sin embargo toma más tiempo y no ofrece ventajas sobre la técnica videotoracoscópica. Otro trabajo muestra beneficios de la dexteridad intracorpórea de Da Vinci en la división de anillos vasculares en dos pacientes de ocho y 10 años (63). En resumen, actualmente los sistemas quirúrgicos robóticos han sido usados para facilitar la cirugía invasiva mínima. Hasta ahora la experiencia clínica es limitada, con tiempos operatorios prolongados pero con tasas de complicaciones y conversión aceptables. Estos sistemas agregan la ventaja de la aumentar la precisión a través de visión 3D y los instrumentos articulados para procedimientos más complejos. El costo y los tiempos operatorios hacen que su masificación sea lenta. En la medida que los costos bajen, y se refinen los instrumentos y la tecnología, se logrará que la robótica contribuya en el avance de esta disciplina quirúrgica (64).

8. Cirugía vascular y robótica

Una búsqueda en MEDLINE específica en esta área produjo siete artículos (tres modelos animales y cuatro con aplicación clínica).En 1990 Parodi en Argentina, luego de 10 años con experimentos en animales, comenzó a usar Steen para revolucionar el tratamiento mínimamente invasivo de un aneurisma aórtico abdominal (65). El modelo de Stanford liderado por Martínez, evaluó el uso de instrumentación robótica voz activada en la reparación laparoscópica de aneurismas infra renales, entre 1998 y 2000, demostrando resultados seguros y reproducibles con una baja conversión. Posteriormente introdujeron desde el 2000 a Da Vinci con buenos resultados. En la práctica clínica, Ahn y asociados realizaron la primera reconstrucción aorto-bifemoral endolaparoscopica en 1995 (66), pero luego la abandonaron. Martínez y colegas desarrollaron un estudio piloto para reconstrucciones aórticas en aneurismas infra renales, con uso de Da Vinci aprobado por FDA para iniciarse en diciembre 2003 (en progreso) (67).
Hay otros reportes aislados del uso de Zeus y Da Vinci en enfermedad arterial oclusiva aórtica con tiempos de clampeo de 60 a 70 minutos. En los pocos trabajos que hay en este campo, se han reportado pocas complicaciones mayores y baja mortalidad durante los últimos seis años. El principal desafío es la difícil curva de aprendizaje para la cirugía robótica en esta área. Para ello se debe implementar un sistema de entrenamiento progresivo, comenzando en modelos animales y luego en pacientes (67).


9. Robots en neurocirugía
Los avances tecnológicos en localización de lesiones, imágenes intraoperatorias y microscopia han revolucionado la neurocirugía en los últimos años. Sin embargo, la magnificación del campo operatorio y la miniaturización de los instrumentos han superado a la resolución espacial de la mano humana. La aparición de los robots ha permitido lograr movimientos finos, sin temblor e infatigables, mejorando la ergonomía y la dexteridad con capacidades hápticas. El primer reporte de un robot usado en Neurocirugía, fue en 1985 cuando se empleó un robot industrial (PUMA) para sostener y manipular una cánula para biopsia (68), pero sin la seguridad necesaria.
Desde 1987 se comenzó a usar NeuroMate (Integrated Surgical Systems), el cual utiliza imágenes preoperatorias para asistir en la planificación quirúrgica y un brazo robótico pasivo realiza el procedimiento. Este ha sido usado en más de 100 casos (69). Para satisfacer la necesidad de un sistema guiado en tiempo real, se creó Minerva (Suiza) que se basaba en imágenes de CT. Pronto siguieron el desarrollo de robots compatibles con Resonancia Magnética, con materiales que producen mínimo artefacto. Estos fueron desarrollados en EE.UU. y Japón.
La mayor dedicación de tiempo en neurocirugía corresponde a micro manipulación. Sin embargo, los sistemas robóticos realizan sólo procedimientos estéreo tácticos. NASA desarrolló RAMS (Robot Assisted Microsurgery System) para proporcionar una plataforma con dexteridad y así realizar la cirugía con mayor precisión, filtrando el temblor y minimizando los movimientos (70). NeuRobot fue desarrollado en Japón y consiste en un robot basado en un endoscopio de 10 Mm con dos fórceps, una cámara y una fuente de luz. Ha sido usado con éxito para remover porciones de un meningioma en un paciente, donde demostró ser más preciso y menos invasivo que la cirugía tradicional (71). El SpineAssist robot (Mazor, Israel) ha sido usado en cirugías de medula espinal y tiene aprobación por la FDA en EE.UU. Tiene el tamaño de una lata de bebida y funciona como una guía para posicionamiento de los instrumentos y para implantes, tanto en Neurocirugía como en Ortopedia (72). Tradicionalmente, la navegación neuroquirúrgica se ha basado en imágenes preoperatorias, asumiendo que las estructuras anatómicas permanecen en la misma posición.

Sin embargo, durante la cirugía, se deforman los tejidos y se altera la relación espacial llevando a errores de localización. Así, la localización intraoperatoria con apoyo de imágenes en tiempo real parece ser la mejor solución a este problema. Se han introducido resonadores intraoperatorios (iMRI) que han ayudado a los neurocirujanos en esta área. Clínica Las Condes cuenta con Instatrack 3000 desde el año 2000 y con un nuevo Arco C con reconstrucción 3D (TAC) Intraoperatorio. Además de la ecografía que es infinitamente más barata, conocida y da imágenes en tiempo real, pero tiene el inconveniente que es "operador dependiente". Se ha avanzado últimamente en la construcción de un prototipo llamado NeuroArm (Calgary, Canada), que consiste en un robot, un controlador y una estación de trabajo. Este está basado en el concepto de maestro-esclavo como Da Vine¡ que permitirá realizar biopsias guiadas por imágenes a tiempo real, microcirugía en escala, y biopsias con sensación háptica (tacto). Podrá también realizar: biopsias, micro disección, termo coagulación y sutura fina, e incluso clipaje de aneurismas. Se asociará a un iMRI con estándares de seguridad para el paciente (73).
El futuro en Neurocirugía incluirá la simulación quirúrgica, realizando una cirugía en forma virtual, con un ambiente visual, de audio, táctil o con otro feedback. Se espera que el NeuroArm se perfeccione y sirva como simulador y como arma terapéutica para los neurocirujanos. Para esto deberán desarrollarse centros de formación, de entrenamiento y cursos para entrenar a futuros neurocirujanos, con métodos objetivos de evaluación en esta nueva área (74).

EL MERCADO DE LA ROBÓTICA Y LAS PERSPECTIVAS FUTURAS

Las ventas anuales para robots industriales han ido creciendo en Estados Unidos a razón del 25% de acuerdo a estadísticas del año 1981 a 1992. El incremento de ésta tasa se debe a factores muy diversos. En primer lugar, hay más personas en la industria que tienen conocimiento de la tecnología y de su potencial para sus aplicaciones de utilidad. En segundo lugar, la tecnología de la robótica mejorará en los próximos años de manera que hará a los robots más amistosos con el usuario, más fáciles de interconectar con otro hardware y más sencillos de instalar.

En tercer lugar, que crece el mercado, son previsibles economías de escala en la producción de robots para proporcionar una reducción en el precio unitario, lo que haría los proyectos de aplicaciones de robots más fáciles de justificar. En cuarto lugar se espera que el mercado de la robótica sufra una expansión más allá de las grandes empresas, que ha sido el cliente tradicional para ésta tecnología, y llegue a las empresas de tamaño mediano, pequeño y por que no; las microempresas. Estas circunstancias darán un notable incremento en las bases de clientes para los robots.

La robótica es una tecnología con f
uturo y también para el futuro. Si continúan las tendencias actuales, y si algunos de los estudios de investigación en el laboratorio actualmente en curso se convierten finalmente en una tecnología factible, los robots del futuro serán unidades móviles con uno o más brazos, capacidades de sensores múltiples y con la misma potencia de procesamiento de datos y de cálculo que las grandes computadoras actuales. Serán capaces de responder a ordenes dadas con voz humana. Así mismo serán capaces de recibir instrucciones generales y traducirlas, con el uso de la inteligencia artificial en un conjunto específico de acciones requeridas para llevarlas a cabo. Podrán ver, oír, palpar, aplicar una fuerza media con precisión a un objeto y desplazarse por sus propios medios.

En resumen, los futuros robots tendrían muchos de los atributos de los seres humanos. Es difícil pensar que los robots llegarán a sustituir a los seres humanos en el sentido de la obra de Carel Kapek, Robots Universales de Rossum. Por el contrario, la robótica es una tecnología que solo puede destinarse al beneficio de la humanidad. Sin embargo, como otras tecnologías, hay peligros potenciales implicados y deben establecerse salvaguardas para no permitir su uso pernicioso.
El paso del presente al futuro exigirá mucho trabajo de ingeniería mecánica, ingeniería electrónica, informática, ingeniería industrial, tecnología de materiales, ingenierías de sistemas de fabricación y ciencias sociales.

CONTEXTUAL

Introducción
Los primeros conceptos de robótica aparecieron a fi nales de la década de los 40, con los desarrollos de quien es considerado el padre de esta disciplina: G.C. Devol (Nof, 1985). En 1954 Devol patentó el primer manipulador con
memoria, dando inicio a la era moderna de la robótica.En 1961 Engelberger creó Unimation, compañía que iniciócon la producción comercial de robots para uso industrial(Gibilisco, 1994). Desde entonces la robótica industrialcuenta con un amplio mercado, con más de 880.000 robotsen funcionamiento en el mundo hasta el año 2004 (Unece,2004). Pero la robótica industrial dio impulso a aplicacionesen otras áreas como la agricultura, la exploración espacial,la exploración submarina, las aplicaciones militares, lasaplicaciones domésticas y de entretenimiento, y en un campo de mayor impacto social, la robótica médica.

En el campo médico la robótica ha dirigido sus desarrollos a dos áreas específi cas: la asistencia a los pacientes y la asistencia a los médicos. En la primera se tienen igualmente dos sub-áreas: primero, los dispositivos orientados hacia la rehabilitación de los pacientes, y como tal son herramientas temporales (robots para terapia física y ocupacional); segundo, los dispositivos orientados a asistir de manera permanente a personas discapacitadas o en la tercera edad
(prótesis, electroestimulación, asistentes personales, etc).



En cuanto a los robots para asistencia a los médicos, se
encuentran los robots diseñados para cirugía, exploración,diagnóstico y terapia (Krut, 2006). Como puede verse los campos de aplicación de la robótica en la medicina son muy amplios y complejos. Por su importancia en la sociedad y sus perspectivas de desarrollo futuro, se expondrán en este ensayo las técnicas de mayor desarrollo en cada una de las dos áreas específicas anteriormente descritas. Esto nos lleva a las prótesis robóticas de miembros superiores y a los robots asistentes en cirugía mini-invasiva. Este artículo pretende realizar una recopilación de los últimos avances en cuanto a las prótesis robóticas y a la robótica quirúrgica La primera temática se desarrolla en la sección 2, la sección 3 desarrolla la segunda temática. Los proyectos
en estas dos áreas que están siendo trabajados por el Grupo de Automática
Industrial son detallados en la sección 4. Finalmente la sección 5 presenta las
conclusiones.


Protesis Roboticas
Las prótesis de miembro superior han tenido un gran desarrollo a partir de los
años 60, sin embargo algunos estudios señalan que alrededor del 70% de la
población afectada en los Estados Unidos utiliza simples ganchos pasivos (Yang,et al. 2004). Este porcentaje es aún mayor en los países del Tercer Mundo, donde muchas veces ni siquiera se utiliza prótesis alguna. De otra parte, según el censo del DANE año 2005 (Dane, 2005), en nuestro país existirían alrededor de 385.000 personas con discapacidad de miembro superior (aunque el informe no especifica en detalle el grado de discapacidad). A diferencia de los citados ganchos pasivos existen las prótesis activas, las cuales por medio de cuerdas o más sofisticadamente, sensores ubicados en alguna parte del cuerpo del paciente,permiten mover una mano mecánica con mayor o menor grado de funcionalidad. Un análisis detallado de los últimos avances en el área pueden hallarse en (Lunteren, et al. 1983; Shimoga, 1996; Bicchi, 2000; Yang, et al. 2004). Sin embargo el desarrollo de una prótesis de
mano que pueda ser sentida por el paciente como parte integrante de su
cuerpo está lejos aún de convertirse en una realidad. De hecho las prótesis
comerciales actuales son incapaces de proveer suficiente funcionalidad en
los movimientos de agarre de objetos,presentándose también la pérdida de
grados de libertad en las soluciones propuestas.Diversas soluciones han sido propuestas con el fin de dar respuesta a los retos científicos y tecnológicos que el problema representa. Entre las más innovadoras se tienen:


Mano DLR

Mano desarrollada en Alemania para aplicaciones de teleoperación o para
tareas autónomas desarrolladas por un robot industrial o de servicios.
Consta de cuatro dedos con movimientos totales que proveen 20 grados
de libertad (Borst, et al., 2003).

Mano Mano TUAT/Karlsruhe

Mano desarrollada por un laboratorio
japonés y otro alemán, consta de cinco
dedos con un total de 20 grados de libertad. Está accionada
por motores esféricos a ultrasonidos y fue diseñada para
servir de mano al robot humanoide ARMAR (Fukaya, et al.
2000).

2.3 Mano Blackfingers.

Esta mano construida en Italia está constituida por músculos flexibles, las articulaciones están hechas de un material parecido al nylon y los tendones son cables de hierro recubiertos de teflón. Esta compleja estructura permite 18 grados de libertad (tres por cada dedo y tres para la muñeca) y tiene un peso muy similar al de la mano humana, aunque su costo es aún bastante alto (Folgheraiter y Gini, 2000).

2.4 Mano robótica con mecanismo extensor

Esta mano desarrollada en Estados Unidos, es similar a la anterior pero en vez de utilizar músculos flexibles utiliza bandas elásticas desde el antebrazo para mover cada uno de los dedos. Su funcionamiento es pues similar a la mano
humana (Wilkinson et al., 2003).

2.5 Mano compuesta de sensores propioceptivos

Mano desarrollada en Italia compuesta por tres dedos y dos motores, los cuales permiten nueve grados de libertad. Está compuesta por sensores de posición y de fuerza en los dedos para proveer las complejas funciones de agarre de una mano natural. Los motores son controlados a partir de sensores electromiográficos colocados en el brazo del paciente, lo cual la hace bastante adaptable a los discapacitados de mano (Carrozza et al., 2003).

2.6 Mano Iowa

Esta mano, fruto de un trabajo entre universidades americanas, españolas y suecas, consta de cuatro dedos compuestos por resortes los cuales proveen un total de 15 grados de libertad. Sin embargo las prótesis comerciales distan aún mucho de las propuestas mostradas anteriormente, dada la complejidad de la tarea y el costo que esto involucra para el paciente. Uno de los mayores fabricantes de prótesis a nivel mundial es la empresa alemana Otto Bock (Otto Bock,2006.

Robotica Quirurgica

Con el desarrollo de las técnicas de cirugía mini-invasiva en los años 80, el cirujano ya no tenía la necesidad de introducir sus manos al interior del cuerpo humano. Con esta técnica, instrumentos quirúrgicos y de visión especializados
son introducidos en el cuerpo a través de pequeñas incisiones. Este procedimiento llamado laparoscopia, se traduce en menores traumas para el paciente y consecuentemente, en una recuperación más rápida, así como menores costos para el sistema de seguridad social. Sin embargo trajo nuevos retos y dificultades para el cirujano como la pobre realimentación en las sensaciones al tocar los órganos internos, la pérdida de la visión en tres dimensiones, la pérdida de la articulación de la muñeca y la pobre ergonomía de los instrumentos utilizados (Diodato y Damiano, 2003).

Se puede resumir diciendo que el paciente ha ganado mucho a expensas del mayor trabajo realizado por el cirujano. Surgió entonces la idea de utilizar robots de asistencia para eliminar estos nuevos impedimentos, añadiéndole además la mejora en el trabajo a escala a realizar y filtrando el temblor del operador humano. Inclusive algunos autores han sugerido que en la historia de la evolución quirúrgica, la laparoscopia no es más que una transición tecnológica que llevaría desde los procedimientos manuales hacia la cirugía robotizada (Satava, 1999; Ballantyne y Moll, 2003). La robótica quirúrgica ha avanzado rápidamente, desde que en 1985 se utilizó un simple robot Puma industrial para realizar un procedimiento neuroquirúrgico, consistente en la introducción de una guía para realizar una biopsia cerebral (Kwoh et al., 1988). Dado que el robot utilizado fue un simple robot industrial el cual no cumplía con las condiciones de seguridad impuestas en un bloque operatorio, se empezaron a diseñar los primeros robots con propósitos puramente quirúrgicos. Los pioneros en esta nuevo campo fueron un robot para cirugías de próstata desarrollado en el
Reino Unido (Davies et al., 1991), y un robot para neurocirugía desarrollado en Francia (Benabid et al., 1987). Desde entonces se han realizado miles de procedimientos quirúrgicos con los más de 200 robots instalados en diferentes
hospitales del mundo (Krut, 2006), los cuales asisten en operaciones de cardiología, urología, otorrinolaringología, neurocirugía, ortopedia, cirugía maxilo facial, radiocirugía, oftalmología y cirugía abdominal.

Los robots poseen gran cantidad de ventajas sobre los humanos al momento de realizar tareas de manipulación. Su precisión y repetibilidad les han permitido penetrar fácilmente el sector industrial, conllevando claros beneficios
económicos. Sin embargo, en cirugía el ambiente de trabajo está lejos de ser tan estructurado como en la industria, presentándose problemas tales como la pérdida de sensación de realimentación (háptica) y una falta de adaptabilidad.

Se debe entender igualmente que normalmente no es posible programar un robot para realizar autónomamente una tarea quirúrgica. Los robots deben entonces verse como una “extensión o ampliación de las capacidades humanas”, antes que un reemplazo del operador humano, como comúnmente
sucede en la automática industrial. Una idea de cómo los humanos y los robots pueden trabajar juntos se refiere a las cirugías reparativas de la retina. Este tipo de operación requiere posicionar con precisión un láser, dentro de un radio de 25 cm del objetivo, para evitar dañar los vasos que irrigan la retina. Una mano humana no puede controlar un instrumento quirúrgico en distancias menores a 100 cm de su objetivo. Además, a medida que el cirujano se fatiga, aparece un temblor que necesariamente disminuye la precisión. Finalmente el ojo posee un movimiento natural de 200 Hz, lo que lo convierte en un objetivo móvil (Satava, 1998). La combinación de estos factores crea una situación operativa que no puede proveer la exactitud requerida, pero que cabe perfectamente dentro de las capacidades tecnológicas de los robots. Usando la
integración del robot con el computador, el movimiento del ojo puede ser fijado en un sistema de referencia de manera que aparezca estacionario, además que el temblor del médico puede ser filtrado. El resultado es un sistema que
puede posicionar el láser con una precisión de 10 cm, es decir, diez veces menos que una mano humana sin ayuda robótica. Pero para poder desarrollar plenamente esta promisoria tecnología, es vital la comunicación y el mutuo entendimiento entre cirujanos, ingenieros, empresarios y administrativos
del área de la salud. Del lado médico esto debe empezar con una apertura mental que lleve a la búsqueda de soluciones en las nuevas tecnologías.
Entre los robots quirúrgicos más populares e interesantes podemos contar (Camarillo et al., 2004):

Aesop.

Fue el primer robot utilizado en aplicaciones quirúrgicas comercializado en los Estados Unidos, en el año 1994. El robot Aesop mueve un endoscopio (cámara de video) al interior del cuerpo humano en operaciones de laparoscopia, y es controlado por la voz del cirujano (Stoianovici, 2000). Esto le permite al médico una mayor libertad de movimientos, centrando su atención en el área deseada a partir de las órdenes vocales dadas al robot. Sin embargo la tarea desarrollada por el robot no involucra una activa manipulación invasiva al interior del cuerpo humano.
NeuroMate.
Su función es determinar la localización de inserción de una guía en operaciones de neurocirugía, basado en imágenes pre-operatorias (Varma
et al., 2003). Este robot es el sucesor de aquel Puma que realizó la primera
operación de este tipo en el año 1985.

Zeus y Da Vinci.

Se trata de dos sistemas teleoperados con características comunes: el
cirujano está cómodamente sentado frente a una consola, observando en
una pantalla una imagen tridimensional del paciente, y manejando dos
instrumentos maestros hápticos que mueven dos instrumentos quirúrgicos
esclavos ubicados al interior del paciente (Clearly y Nguyen, 2001). El
robot Zeus consta de seis grados de libertad (Marescaux y Rubino, 2003)
mientras que el sistema Da Vinci consta de siete (Guthard y Salisbury,
2000). Es de anotar que las respectivas compañías fabricantes de estos dos
sistemas se fusionaron en el año 2003 y el sistema que se sigue comercializando es el Da Vinci (Curley 2005). Para dar una idea de los costos de este tipo de robots, se puede decir que un Da Vinci está alrededor de 1.25 millones de dólares, con un costo adicional del 10% por año en mantenimiento.

Además los instrumentos deben ser reemplazados cada 10 operaciones,
incrementando el costo en 2.000 dólares más (Hanley y Talamini, 2004.
Es de anotar también la extraordinaria operación de colesistectomía
(extirpación de la vesícula) llevada a cabo en 2001 por el Dr. Marescaux con
un robot Zeus, donde el cirujano se hallaba en Nueva York y el paciente
en Estrasburgo, Francia (Marescaux et al., 2001). Esta intervención ha abierto
nuevas posibilidades de uso a la robótica quirúrgica y muestra sus grandes
potencialidades hacia el futuro.


Robodoc.
En 1992 IBM y otras compañías asociadas desarrollaron este robot para operaciones de ortopedia (Bauer et al., 1999), consistentes en el alineamiento del fémur y la prótesis en procedimientos de reemplazo de rodilla. El sistema consta de tres partes: el robot en sí, una estación de planificación de trayectorias y el computador que guía y controla al robot (Clearly y Nguyen, 2001).

Acrobot.
Desarrollado en el Reino Unido para el total reemplazo de la rodilla (Jacopec
et al., 2001). Se compone de un instrumento de taladrado con motores cuyos
movimientos están restringidos a un área específica definida por las imágenes
pre-operatorias. Esto permite al cirujano sentir directamente las fuerzas que
intervienen en la perforación, protegiendo al mismo tiempo otras regiones del
efecto del taladro.

CyberKnife.
Se trata de un robot utilizado para la radiación de una gran variedad de tumores.
El procedimiento inicia con la toma de imágenes por medio de un sistema de tomografía computarizada, el cual sirve de entrada a un planificador de trayectorias que genera las consignas espaciales entregadas al acelerador lineal montado sobre el robot (Nathoo et al., 2003). El robot es completamente autónomo en la fase de radiación, logrando una alta precisión y evitando daños sobre células sanas.


Proyectos actuales en el area de la Robotica
Medica.

El Grupo de Automática Industrial de la Universidad del Cauca ha decidido enfocar la investigación de sus líneas de Control y Robótica hacia el campo de la robótica médica, dado el interés social que esto involucra. A este respecto
dos proyectos están actualmente en ejecución: 4.1 Prótesis de mano controlada a partir de señales electromiográficas. Tres grupos de investigación de la Universidad del Cauca (Grupo de Automática Industrial, Grupo de Nuevas Tecnologías en Telecomunicaciones y Grupo Movimiento Corporal
Humano), están trabajando con el fin de ofrecer en un futuro próximo una solución funcional y a un costo razonable, a las personas que han sufrido amputación de mano. La primera fase de este proyecto se ha llamado “Modelado, diseño y simulación de una mano virtual controlada a partir de
señales electromiográficas”, y pretende diseñar una mano virtual en el computador que sea movida por un paciente con amputación de mano a través de sensores electromiográficos colocados en su antebrazo. Este sistema permitirá al discapacitado entrenar sus terminaciones nerviosas y
servirá de evaluación para una futura implantación de una prótesis real.
Las diferentes tareas de esta primera fase son: Especificación de los patrones funcionales de la mano (Grupo Movimiento Corporal Humano – Facultad de Ciencias de la Salud).

• Modelado, control y análisis del agarre de la mano robótica
(Grupo de Automática Industrial).
• Procesamiento, extracción de características e identificación de movimiento de las señales electromiográficas (Grupo de Nuevas Tecnologías en Telecomunicaciones y Grupo de Automática Industrial).

• Diseño y construcción de la mano en un ambiente virtual
(Grupo de Automática Industrial).

• Validación del sistema sobre amputados de mano (los tres
grupos participantes). En el proyecto participan actualmente quince investigadores, los cuales trabajan en las áreas de modelado matemático,
robótica, diseño CAD, software, procesamiento de señales, fisioterapia y neurología. Igualmente una de las temáticas de investigación de la Maestría en Ingeniería, área Electrónica y Telecomunicaciones de la Universidad
del Cauca, está orientada a soportar este proyecto. De otra parte el éxito de esta investigación permitirá más adelante extender los resultados a prótesis de brazo y de pierna.



Simulador quirúrgico.

Una simulación quirúrgica consiste en reproducir las sensaciones visuales y táctiles experimentadas por el cirujano durante un procedimiento quirúrgico, a través del uso del computador y de un sistema robótico (Delinguette y Ayache, 2004). El interés médico de esta técnica está ligado al desarrollo de la cirugía mini-invasiva, especialmente la video-cirugía (endoscopia, laparoscopia).

Aunque los robots asistentes para cirugía pueden tardar aún algunos años en llegar a nuestro país, el uso de simuladores quirúrgicos sí puede fácilmente difundirse en las universidades colombianas, conllevando igualmente los conocimientos sobre robótica quirúrgica. Esto se debe a que los simuladores
pueden ser vistos como sistemas con un funcionamiento similar al desplegado por los robots Zeus y Da Vinci mostrados en la sección 3.6. Es decir, el aprendiz de cirujano puede estar frente a la pantalla del computador accionando dos interfaces hápticas, las cuales son dispositivos que poseen
sensación de retorno. En el computador estarán los modelos de los órganos que intervienen en determinadas operaciones quirúrgicas. El cirujano podrá entonces manejar estas dos interfaces como si de instrumentos quirúrgicos se trataran, inmerso en un ambiente virtual con la mayor cantidad de detalle posible. Obsérvese la similitud de este sistema con los robots vistos: en vez del robot real se tendrá un sistema virtual modelado en el computador. Es de anotar las ventajas de este simulador sobre los entrenamientos comúnmente utilizados como animales y cadáveres (Delingette y Ayache, 2005; Haptica, 2006). Con el fin de construir un primer simulador básico, se está trabajando actualmente con los siguientes proyectos de maestría y pregrado:

• Modelado y simulación en 3D de un robot para laparoscopia (tesis de maestría).

• Evaluación del desempeño de un robot Puma en operaciones de laparoscopia (tesis de pregrado). La idea es una vez conocidos con exactitud los movimientos utilizados en las operaciones de laparoscopia más comúnmente llevados a cabo en el país, diseñar un par de robots quirúrgicos en un ambiente tridimensional con el fin de seguir los movimientos deseados. Fases posteriores del proyecto trabajarán sobre el modelo matemático de los órganos y los posibles retornos hápticos.

EDUCACIÓN

Los robots están apareciendo en los salones de clases de tres distintas formas. Primero, los programas educacionales utilizan la simulación de control de robots como un medio de enseñanza. Un ejemplo palpable es la utilización del lenguaje de programación del robot Karel, el cual es un subconjunto de Pascal; este es utilizado por la introducción a la enseñanza de la programación.

El segundo y de uso más común es el uso del robot tortuga en conjunción con el lenguaje LOGO para enseñar ciencias computacionales. LOGO fue creado con la intención de proporcionar al estudiante un medio natural y divertido en el aprendizaje de las matemáticas.

En tercer lugar está el uso de los robots en los salones de clases. Una serie de manipuladores de bajo costo, robots móviles, y sistemas completos han sido desarrollados para su utilización en los laboratorios educacionales. Debido a su bajo costo muchos de estos sistemas no poseen una fiabilidad en su sistema mecánico, tienen poca exactitud, no existen los sensores y en su mayoría carecen de software.

VEHICULOS SUBMARINOS

Dos eventos durante el verano de 1985 provocaron el incremento por el interés de los vehículos submarinos. En el primero - Un avión de la Air Indian se estrelló en el Océano Atlántico cerca de las costas de Irlanda - un vehículo submarino guiado remotamente, normalmente utilizado para el tendido de cable, fue utilizado para encontrar y recobrar la caja negra del avión. El segundo fue el descubrimiento del Titanic en el fondo de un cañón, donde había permanecido después del choque con un iceberg en 1912, cuatro kilómetros abajo de la superficie. Un vehículo submarino fue utilizado para encontrar, explorar y filmar el hallazgo.

En la actualidad muchos de estos vehículos submarinos se utilizan en la inspección y mantenimiento de tuberías que conducen petróleo, gas o aceite en las plataformas oceánicas; en el tendido e inspección del cableado para comunicaciones, para investigaciones geológicas y geofísicas en el suelo marino.

La tendencia hacia el estudio e investigación de este tipo de robots se incrementará a medida que la industria se interese aún más en la utilización de los robots, sobra mencionar los beneficios que se obtendrían si se consigue una tecnología segura para la exploración del suelo marino y la explotación del mismo.

ESPACIO

La exploración espacial posee problemas especiales para el uso de robots. El medio ambiente es hostil para el ser humano, quien requiere un equipo de protección muy costoso tanto en la Tierra como en el Espacio. Muchos científicos han hecho la sugerencia de que es necesario el uso de Robots para continuar con los avances en la exploración espacial; pero como todavía no se llega a un grado de automatización tan precisa para ésta aplicación, el ser humano aún no ha podido ser reemplazado por estos. Por su parte, son los teleoperadores los que han encontrado aplicación en los transbordadores espaciales.

En Marzo de 1982 el transbordador Columbia fue el primero en utilizar este tipo de robots, aunque el ser humano participa en la realización del control de lazo cerrado.
Algunas investigaciones están encaminadas al diseño, construcción y control de vehículos autónomos, los cuales llevarán a bordo complejos laboratorios y cámaras muy sofisticadas para la exploración de otros planetas.

En Noviembre de 1970 los Rusos consiguieron el alunizaje del Lunokhod 1, el cual poseía cámaras de televisión, sensores y un pequeño laboratorio, era controlado remotamente desde la tierra.
En Julio de 1976, los Norteamericanos aterrizaron en Marte el Viking 1, llevaba abordo un brazo robotizado, el cual recogía muestras de piedra, tierra y otros elementos las cuales eran analizados en el laboratorio que fue acondicionado en el interior del robot. Por supuesto también contaba con un equipo muy sofisticado de cámaras de vídeo.

AGRICULTURA

Para muchos la idea de tener un robot agricultor es ciencia ficción, pero la realidad es muy diferente; o al menos así parece ser para el Instituto de Investigación Australiano, el cual ha invertido una gran cantidad de dinero y tiempo en el desarrollo de este tipo de robots. Entre sus proyectos se encuentra una máquina que esquila a la ovejas. La trayectoria del cortador sobre el cuerpo de las ovejas se planea con un modelo geométrico de la oveja.

Para compensar el tamaño entre la oveja real y el modelo, se tiene un conjunto de sensores que registran la información de la respiración del animal como de su mismo tamaño, ésta es mandada a una computadora que realiza las compensaciones necesarias y modifica la trayectoria del cortador en tiempo real.

Debido a la escasez de trabajadores en los obradores, se desarrolla otro proyecto, que consiste en hacer un sistema automatizado de un obrador, el prototipo requiere un alto nivel de coordinación entre una cámara de vídeo y el efector final que realiza en menos de 30 segundos ocho cortes al cuerpo del cerdo.

Por su parte en Francia se hacen aplicaciones de tipo experimental para incluir a los robots en la siembra, y poda de los viñedos, como en la pizca de la manzana.

MANIPULADORES CINEMÁTICOS

La tecnología robótica encontró su primer aplicación en la industria nuclear con el desarrollo de teleoperadores para manejar material radiactivo. Los robots más recientes han sido utilizados para soldar a control remoto y la inspección de tuberías en áreas de alta radiación. El accidente en la planta nuclear de Three Mile Island en Pennsylvania en 1979 estimuló el desarrollo y aplicación de los robots en la industria nuclear. El reactor numero 2 (TMI-2) predio su enfriamiento, y provocó la destrucción de la mayoría del reactor, y dejo grandes áreas del reactor contaminadas, inaccesible para el ser humano. Debido a los altos niveles de radiación las tareas de limpieza solo eran posibles por medios remotos. Varios robots y vehículos controlados remotamente han sido utilizados para tal fin en los lugares donde ha ocurrido una catástrofe de este tipo. Ésta clase de robots son equipados en su mayoría con sofisticados equipos para detectar niveles de radiación, cámaras, e incluso llegan a traer a bordo un minilaboratorio para hacer pruebas.

LABORATORIOS

Los robots están encontrando un gran número de aplicaciones en los laboratorios. Llevan acabo con efectividad tareas repetitivas como la colocación de tubos de pruebas dentro de los instrumentos de medición. En ésta etapa de su desarrollo los robots son utilizados para realizar procedimientos manuales automatizados. Un típico sistema de preparación de muestras consiste de un robot y una estación de laboratorio, la cual contiene balanzas, dispensarios, centrifugados, racks de tubos de pruebas, etc.

Las muestras son movidas desde la estación de laboratorios por el robot bajo el control de procedimientos de un programa.

Los fabricantes de estos sistemas mencionan tener tres ventajas sobre la operación manual: incrementan la productividad, mejoran el control de calidad y reducen la exposición del ser humano a sustancias químicas nocivas.

Las aplicaciones subsecuentes incluyen la medición del pH, viscosidad, y el porcentaje de sólidos en polímeros, preparación de plasma humano para muestras para ser examinadas, calor, flujo, peso y disolución de muestras para presentaciones espectromáticas.

OTRAS OPERACIONES DE PROCESO

Además de la soldadura por punto, la soldadura por arco, y el recubrimiento al spray existe una serie de otras aplicaciones de robots que utilizan alguna forma de herramienta especializada como efector final. Operaciones que están en ésta categoría incluyen:

Taladro, acanalado, y otras aplicaciones de mecanizado.

Rectificado, pulido, desbarbado, cepillado y operaciones similares.
Remachado, Corte por chorro de agua.

Taladro y corte por láser.

OPERACIONES DE PROCESAMIENTO

Además de las aplicaciones de manejo de piezas, existe una gran clase de aplicaciones en las cuales el robot realmente efectúa trabajos sobre piezas. Este trabajo casi siempre necesita que el efector final del robot sea una herramienta en lugar de una pinza.

Por tanto la utilización de una herramienta para efectuar el trabajo es una característica distinta de este grupo de aplicaciones. El tipo de herramienta depende de la operación de procesamiento que se realiza.

Soldadura por puntos.

Como el término lo sugiere, la soldadura por puntos es un proceso en el que dos piezas de metal se soldan en puntos localizados al hacer pasar una gran corriente eléctrica a través de las piezas donde se efectúa la soldadura.

Soldadura por arco continua.

La soldadura por arco es un proceso de soldadura continua en oposición a la soldadura por punto que podría llamarse un proceso discontinuo. La soldadura de arco continua se utiliza para obtener uniones largas o grandes uniones soldadas en las cuales, a menudo, se necesita una cierre hermético entre las dos piezas de metal que se van a unir. El proceso utiliza un electrodo en forma de barra o alambre de metal para suministrar la alta corriente eléctrica de 100 a 300 amperes.


Recubrimiento con spray
La mayoría de los productos fabricados de materiales metálicos requieren de alguna forma de acabado de pintura antes de la entrega al cliente. La tecnología para aplicar estos acabados varia en la complejidad desde métodos manuales simples a técnicas automáticas altamente sofisticadas. Se dividen los métodos de recubrimiento industrial en dos categorías:

1.- Métodos de recubrimiento de flujo e inmersión.

2.- Métodos de recubrimiento al spray.

Los métodos de recubrimiento mediante flujo de inmersión se suelen considerar que son métodos de aplicar pintura al producto de baja tecnología. La inmersión simplemente requiere sumergir la pieza o producto en un tanque de pintura liquida.

INDUSTRIA

Los robots son utilizados por una diversidad de procesos industriales como lo son : la soldadura de punto y soldadura de arco, pinturas de spray, transportación de materiales, molienda de materiales, moldeado en la industria plástica, máquinas-herramientas, y otras más.
A continuación se hará una breve explicación de algunas de ellas:

Aplicación de transferencia de material

Las aplicaciones de transferencia de material se definen como operaciones en las cuales el objetivo primario es mover una pieza de una posición a otra. Se suelen considerar entre las operaciones más sencillas o directas de realizar por los robots. Las aplicaciones normalmente necesitan un robot poco sofisticado, y los requisitos de enclavamiento con otros equipos son típicamente simples.

8. Carga y descarga de maquinas.

Estas aplicaciones son de manejos de material en las que el robot se utiliza para servir a una máquina de producción transfiriendo piezas a/o desde las máquinas. Existen tres casos que caen dentro de ésta categoría de aplicación:

1.
2. Carga/Descarga de Máquinas. El robot carga una pieza de trabajo en bruto en el proceso y descarga una pieza acabada. Una operación de mecanizado es un ejemplo de este caso.
1. Carga de máquinas. El robot debe de cargar la pieza de trabajo en bruto a los materiales en las máquinas, pero la pieza se extrae mediante algún otro medio. En una operación de prensado, el robot se puede programar para cargar láminas de metal en la prensa, pero las piezas acabadas se permite que caigan fuera de la prensa por gravedad.

1. Descarga de máquinas. La máquina produce piezas acabadas a partir de materiales en bruto que se cargan directamente en la máquina sin la ayuda de robots. El robot descarga la pieza de la máquina. Ejemplos de ésta categoría incluyen aplicaciones de fundición de troquel y moldeado plástico.

La aplicación se tipifica mejor mediante una célula de trabajo con el robot en el centro que consta de la máquina de producción, el robot y alguna forma de entrega de piezas.

APLICACIONES

Los robots son utilizados en una diversidad de aplicaciones, desde robots tortugas en los salones de clases, robots soldadores en la industria automotriz, hasta brazos teleoperados en el transbordador espacial.

Cada robot lleva consigo su problemática propia y sus soluciones afines; no obstante que mucha gente considera que la automatización de procesos a través de robots está en sus inicios, es un hecho innegable que la introducción de la tecnología robótica en la industria, ya ha causado un gran impacto. En este sentido la industria Automotriz desempeña un papel preponderante.

Es necesario hacer mención de los problemas de tipo social, económicos e incluso político, que puede generar una mala orientación de robotización de la industria. Se hace indispensable que la planificación de los recursos humanos, tecnológicos y financieros se realice de una manera inteligente.

Por el contrario la Robótica contribuirá en gran medida al incremento de el empleo. ¿Pero, como se puede hacer esto? al automatizar los procesos en máquinas más flexibles, reduce el costo de maquinaria, y se produce una variedad de productos sin necesidad de realizar cambios importantes en la forma de fabricación de los mismo. Esto originara una gran cantidad de empresas familiares (Micro y pequeñas empresas ) lo que provoca la descentralización de la industria.

CLASIFICACIÓN DE LOS ROBOTS

La potencia del software en el controlador determina la utilidad y flexibilidad del robot dentro de las limitantes del diseño mecánico y la capacidad de los sensores. Los robots han sido clasificados de acuerdo a su generación, a su nivel de inteligencia, a su nivel de control, y a su nivel de lenguaje de programación. Éstas clasificaciones reflejan la potencia del software en el controlador, en particular, la sofisticada interacción de los sensores. La generación de un robot se determina por el orden histórico de desarrollos en la robótica. Cinco generaciones son normalmente asignadas a los robots industriales. La tercera generación es utilizada en la industria, la cuarta se desarrolla en los laboratorios de investigación, y la quinta generación es un gran sueño.

1.- Robots Play-back, los cuales regeneran una secuencia de instrucciones grabadas, como un robot utilizado en recubrimiento por spray o soldadura por arco. Estos robots comúnmente tienen un control de lazo abierto.

2.- Robots controlados por sensores, estos tienen un control en lazo cerrado de movimientos manipulados, y hacen decisiones basados en datos obtenidos por sensores.

3.- Robots controlados por visión, donde los robots pueden manipular un objeto al utilizar información desde un sistema de visión.

4.- Robots controlados adaptablemente, donde los robots pueden automáticamente reprogramar sus acciones sobre la base de los datos obtenidos por los sensores.

5.- Robots con inteligencia artificial, donde las robots utilizan las técnicas de inteligencia artificial para hacer sus propias decisiones y resolver problemas.

La Asociación de Robots Japonesa (JIRA) ha clasificado a los robots dentro de seis clases sobre la base de su nivel de inteligencia:

1.- Dispositivos de manejo manual, controlados por una persona.

2.- Robots de secuencia arreglada.

3.- Robots de secuencia variable, donde un operador puede modificar la secuencia fácilmente.

4.- Robots regeneradores, donde el operador humano conduce el robot a través de la tarea.

5.- Robots de control numérico, donde el operador alimenta la programación del movimiento, hasta que se enseñe manualmente la tarea.

6.- Robots inteligentes, los cuales pueden entender e interactuar con cambios en el medio ambiente.

Los programas en el controlador
del robot pueden ser agrupados de acuerdo al nivel de control que realizan.

1.- Nivel de inteligencia artificial, donde el programa aceptará un comando como "levantar el producto" y descomponerlo dentro de una secuencia de comandos de bajo nivel basados en un modelo estratégico de las tareas.

2.- Nivel de modo de control, donde los movimientos del sistema son modelados, para lo que se incluye la interacción dinámica entre los diferentes mecanismos, trayectorias planeadas, y los puntos de asignación seleccionados.

3.- Niveles de servosistemas, donde los actuadores controlan los parámetros de los mecanismos con el uso de una retroalimentación interna de los datos obtenidos por los sensores, y la ruta es modificada sobre la base de los datos que se obtienen de sensores externos. Todas las detecciones de fallas y mecanismos de corrección son implementadas en este nivel.

En la clasificación final se considerara el nivel del lenguaje de programación. La clave para una aplicación efectiva de los robots para una amplia variedad de tareas, es el desarrollo de lenguajes de alto nivel. Existen muchos sistemas de programación de robots, aunque la mayoría del software más avanzado se encuentra en los laboratorios de investigación. Los sistemas de programación de robots caen dentro de tres clases :


1.- Sistemas guiados, en el cual el usuario conduce el robot a través de los movimientos a ser realizados.

2.- Sistemas de programación de nivel-robot, en los cuales el usuario escribe un programa de computadora al especificar el movimiento y el sensado.

3.- Sistemas de programación de nivel-tarea, en el cual el usuario especifica la operación por sus acciones sobre los objetos que el robot manipula.

Automatización y robótica

La historia de la automatización industrial está caracterizada por períodos de constantes innovaciones tecnológicas. Esto se debe a que las técnicas de automatización están muy ligadas a los sucesos económicos mundiales.

El uso de robots industriales junto con los sistemas de diseño asistidos por computadora (CAD), y los sistemas de fabricación asistidos por computadora (CAM), son la última tendencia en automatización de los procesos de fabricación y luego se cargaban en el robot.. Éstas tecnologías conducen a la automatización industrial a otra transición, de alcances aún desconocidos.

Aunque el crecimiento del mercado de la industria Robótica ha sido lento en comparación con los primeros años de la década de los 80´s, de acuerdo a algunas predicciones, la industria de la robótica está en su infancia. Ya sea que éstas predicciones se realicen completamente, o no, es claro que la industria robótica, en una forma o en otra, permanecerá.

En la actualidad el uso de los robots industriales está concentrado en operaciones muy simples, como tareas repetitivas que no requieren tanta precisión. La Fig. 3.1 refleja el hecho de que en los 80´s las tareas relativamente simples como las máquinas de inspección, transferencia de materiales, pintado automotriz, y soldadura son económicamente viables para ser robotizadas. Los análisis de mercado en cuanto a fabricación predicen que en ésta década y en las posteriores los robots industriales incrementaran su campo de aplicación, esto debido a los avances tecnológicos en sensorica, los cuales permitirán tareas mas sofisticadas como el ensamble de materiales.

Como se ha observado la automatización y la robótica son dos tecnologías estrechamente relacionadas. En un contexto industrial se puede definir la automatización como una tecnología que está relacionada con el empleo de sistemas mecánicos-eléctricos basados en computadoras para la operación y control de la producción. En consecuencia la robótica es una forma de automatización industrial.

Hay tres clases muy amplias de automatización industrial : automatización fija, automatización programable, y automatización flexible.

La automatización fija se utiliza cuando el volumen de producción es muy alto, y por tanto se puede justificar económicamente el alto costo del diseño de equipo especializado para procesar el producto, con un rendimiento alto y tasas de producción elevadas. Además de esto, otro inconveniente de la automatización fija es su ciclo de vida que va de acuerdo a la vigencia del producto en el mercado.

La automatización programable se emplea cuando el volumen de producción es relativamente bajo y hay una diversidad de producción a obtener. En este caso el equipo de producción es diseñado para adaptarse a la variaciones de configuración del producto; ésta adaptación se realiza por medio de un programa (Software).

La automatización flexible, por su parte, es más adecuada para un rango de producción medio. Estos sistemas flexibles poseen características de la automatización fija y de la automatización programada.

Los sistemas flexibles suelen estar constituidos por una serie de estaciones de trabajo interconectadas entre si por sistemas de almacenamiento y manipulación de materiales, controlados en su conjunto por una computadora.

De los tres tipos de automatización, la robótica coincide mas estrechamente con la automatización programable.

En tiempos más recientes, el control numérico y la telequerica son dos tecnologías importantes en el desarrollo de la robótica. El control numérico (NC) se desarrolló para máquinas herramienta a finales de los años 40 y principios de los 50´s. Como su nombre lo indica, el control numérico implica el control de acciones de un máquina-herramienta por medio de números. Está basado en el trabajo original de Jhon Parsons, que concibió el empleo de tarjetas perforadas, que contienen datos de posiciones, para controlar los ejes de una máquina-herramienta.

El campo de la telequerica abarca la utilización de un manipulador remoto controlado por un ser humano.

A veces denominado teleoperador, el operador remoto es un dispositivo mecánico que traduce los movimientos del operador humano en movimientos correspondientes en una posición remota. A Goertz se le acredita el desarrollo de la telequerica. En 1948 construyó un mecanismo manipulador bilateral maestro-esclavo en el Argonne National Laboratory. El empleo más frecuente de los teleoperadores se encuentra en la manipulación de sustancias radiactivas, o peligrosas para el ser humano.

La combinación del control numérico y la telequerica es la base que constituye al robot modelo. Hay dos individuos que merecen el reconocimiento de la confluencia de éstas dos tecnologías y el personal que podía ofrecer en las aplicaciones industriales. El primero fue un inventor británico llamado Cyril Walter Kenward, que solicitó una patente británica para un dispositivo robótico en marzo de 1954. (El esquema se muestra abajo).

La segunda persona citada es George C. Devol, inventor americano, al que debe atribuirse dos invenciones que llevaron al desarrollo de los robots hasta nuestros días. La primera invención consistía en un dispositivo para grabar magnéticamente señales eléctricas y reproducirlas para controlar un máquina. La segunda invención se denominaba Transferencia de Artículos Programada.

Un robot industrial es un máquina programable de uso general que tiene algunas características antropomórficas o ¨humanoides¨. Las características humanoides más típicas de los robots actuales es la de sus brazos móviles, los que se desplazarán por medio de secuencias de movimientos que son programados para la ejecución de tareas de utilidad.

La definición oficial de un robot industrial se proporciona por la Robotics Industries Association (RIA), anteriormente el Robotics Institute of América.

"Un robot industrial es un manipulador multifuncional reprogramable diseñado para desplazar materiales , piezas, herramientas o dispositivos especiales, mediante movimientos variables programados para la ejecución de una diversidad de tareas".

Se espera en un futuro no muy lejano que la tecnología en robótica se desplace en una dirección que sea capaz de proporcionar a éstas máquinas capacidades más similares a las humanas.

BREVE HISTORIA DE LA ROBÓTICA

Por siglos el ser humano ha construido máquinas que imiten las partes del cuerpo humano. Los antiguos egipcios unieron brazos mecánicos a las estatuas de sus dioses. Estos brazos fueron operados por sacerdotes, quienes clamaban que el movimiento de estos era inspiración de sus dioses. Los griegos construyeron estatuas que operaban con sistemas hidráulicas, los cuales se utilizaban para fascinar a los adoradores de los templos. Durante los siglos XVII y XVIII en Europa fueron construidos muñecos mecánicos muy ingeniosos que tenían algunas características de robots.

Jacques de Vauncansos construyó varios músicos de tamaño humano a mediados del siglo XVIII. Esencialmente se trataba de robots mecánicos diseñados para un propósito específico: la diversión. En 1805, Henri Maillardert construyó una muñeca mecánica que era capaz de hacer dibujos. Una serie de levas se utilizaban como ‘ el programa ’ para el dispositivo en el proceso de escribir y dibujar. Éstas creaciones mecánicas de forma humana deben considerarse como inversiones aisladas que reflejan el genio de hombres que se anticiparon a su época. Hubo otras invenciones mecánicas durante la revolución industrial, creadas por mentes de igual genio, muchas de las cuales estaban dirigidas al sector de la producción textil. Entre ellas se puede citar la hiladora giratoria de Hargreaves (1770), la hiladora mecánica de Crompton (1779), el telar mecánico de Cartwright (1785), el telar de Jacquard (1801), y otros.

El desarrollo en la tecnología, donde se incluyen las poderosas computadoras electrónicas, los actuadores de control retroalimentados, transmisión de potencia a través de engranes, y la tecnología en sensores han contribuido a flexibilizar los mecanismos autómatas para desempeñar tareas dentro de la industria. Son varios los factores que intervienen para que se desarrollaran los primeros robots en la década de los 50’s. La investigación en inteligencia artificial desarrolló maneras de emular el procesamiento de información humana con computadoras electrónicas e inventó una variedad de mecanismos para probar sus teorías. No obstante las limitaciones de las máquinas robóticas actuales, el concepto popular de un robot es que tiene una apariencia humana y que actúa como tal. Este concepto humanoide ha sido inspirado y estimulado por varias narraciones de ciencia ficción.

Una obra checoslovaca publicada en 1917 por Karel Kapek, denominada Rossum’s Universal Robots, dio lugar al término robot. La palabra checa ‘Robota’ significa servidumbre o trabajador forzado, y cuando se tradujo al ingles se convirtió en el término robot. Dicha narración se refiere a un brillante científico llamado Rossum y su hijo, quienes desarrollan una sustancia química que es similar al protoplasma. Utilizan ésta sustancia para fabricar robots, y sus planes consisten en que los robots sirvan a la clase humana de forma obediente para realizar todos los trabajos físicos. Rossum sigue realizando mejoras en el diseño de los robots, elimina órganos y otros elementos innecesarios, y finalmente desarrolla un ser ‘ perfecto ’. El argumento experimenta un giro desagradable cuando los robots perfectos comienzan a no cumplir con su papel de servidores y se rebelan contra sus dueños, destruyendo toda la vida humana. Entre los escritores de ciencia ficción, Isaac Asimov contribuyó con varias narraciones relativas a robots, comenzó en 1939, a él se atribuye el acuñamiento del término Robótica. La imagen de robot que aparece en su obra es el de una máquina bien diseñada y con una seguridad garantizada que actúa de acuerdo con tres principios.

Estos principios fueron denominados por Asimov las Tres Leyes de la Robótica, y son:
1. Un robot no puede actuar contra un ser humano o, mediante la inacción, que un ser humano sufra daños.
2. Un robot debe
de obedecer las ordenes dadas por los seres humanos, salvo que estén en conflictos con la primera ley.

3. Un robot debe proteger su propia existencia, a no ser que esté en conflicto con las dos primeras leyes.

Consecuentemente todos los robots de Asimov son fieles sirvientes del ser humano, de ésta forma su actitud contraviene a la de Kapek.

A continuación se presenta un cronograma de los avances de la robótica desde sus inicios.


FECHA DESARROLLO


SigloXVIII. A mediados del J. de Vaucanson construyó varias muñecas mecánicas de tamaño humano que ejecutaban piezas de música.

1801 J. Jaquard invento su telar, que era una máquina programable para la urdimbre
1805 H. Maillardet construyó una muñeca mecánica capaz de hacer dibujos.

1946 El inventor americano G.C Devol desarrolló un dispositivo controlador que
podía registrar señales eléctricas por medio magnéticos y reproducirlas para
accionar un máquina mecánica. La patente estadounidense se emitió en 1952.

1951 Trabajo de desarrollo con teleoperadores (manipuladores de control remoto)
para manejar materiales radiactivos. Patente de Estados Unidos emitidas para Goertz (1954) y Bergsland (1958).

1952 Una máquina prototipo de control numérico fue objetivo de demostración en el Instituto Tecnológico de Massachusetts después de varios años de desarrollo.

Un lenguaje de programación de piezas denominado APT (Automatically
Programmed Tooling) se desarrolló posteriormente y se publicó en 1961.

1954 El inventor británico C. W. Kenward solicitó su patente para diseño de robot.
Patente británica emitida en 1957.

1954 G.C. Devol desarrolla diseños para Transferencia de artículos programada.
Patente emitida en Estados Unidos para el diseño en 1961.

1959 Se introdujo el primer robot comercial por Planet Corporation. estaba controlado por interruptores de fin de carrera.

1960 Se introdujo el primer robot ‘Unimate’’, basada en la transferencia de artic.
programada de Devol. Utilizan los principios de control numérico para el
control de manipulador y era un robot de transmisión hidráulica.

1961 Un robot Unimate se instaló en la Ford Motors Company para atender una
máquina de fundición de troquel.

1966 Trallfa, una firma noruega, construyó e instaló un robot de pintura por pulverización.


FECHA DESARROLLO

1968 Un robot móvil llamado ‘Shakey’’ se desarrollo en SRI (standford Research
Institute), estaba provisto de una diversidad de sensores así como una cámara de visión y sensores táctiles y podía desplazarse por el suelo.

1971 El ‘Standford Arm’’, un pequeño brazo de robot de accionamiento eléctrico, se desarrolló en la Standford University.

1973 Se desarrolló en SRI el primer lenguaje de programación de robots del tipo de computadora para la investigación con la denominación WAVE. Fue
seguido por el lenguaje AL en 1974. Los dos lenguajes se desarrollaron
posteriormente en el lenguaje VAL comercial para Unimation por Víctor Scheinman y Bruce Simano.

1974 ASEA introdujo el robot Irb6 de accionamiento completamente eléctrico.

1974 Kawasaki, bajo licencia de Unimation, instaló un robot para soldadura por arco para estructuras de motocicletas.


1974 Cincinnati Milacron introdujo el robot T3 con control por computadora.
1975 El robot ‘Sigma’’ de Olivetti se utilizó en operaciones de montaje, una de las
primitivas aplicaciones de la robótica al montaje.

1976 Un dispositivo de Remopte Center Compliance (RCC) para la inserción de
piezas en la línea de montaje se desarrolló en los laboratorios Charles Stark
Draper Labs en estados Unidos.

1978 El robot T3 de Cincinnati Milacron se adaptó y programó para realizar operaciones de taladro y circulación de materiales en componentes de aviones, bajo el patrocinio de Air Force ICAM (Integrated Computer- Aided Manufacturing).

1978 Se introdujo el robot PUMA (Programmable Universal Machine for Assambly) para tareas de montaje por Unimation, basándose en diseños obtenidos en un estudio de la General Motors.

1979 Desarrollo del robot tipo SCARA (Selective Compliance Arm for Robotic
Assambly) en la Universidad de Yamanashi en Japón para montaje. Varios robots SCARA comerciales se introdujeron hacia 1981.

1980 Un sistema robótico de captación de recipientes fue objeto de demostración en la Universidad de Rhode Island. Con el empleo de visión de máquina
el sistema era capaz de captar piezas en orientaciones aleatorias y posiciones
fuera de un recipiente.



FECHA DESARROLLO


1981 Se desarrolló en la Universidad de Carnegie- Mellon un robot de impulsión
directa. Utilizaba motores eléctricos situados en las articulaciones del manipula dor sin las transmisiones mecánicas habituales empleadas en la mayoría de los robots.

1982 IBM introdujo el robot RS-1 para montaje, basado en varios años de desarro
llo interno. Se trata de un robot de estructura de caja que utiliza un brazo
constituido por tres dispositivos de deslizamiento ortogonales. El lenguaje del robot AML, desarrollado por IBM, se introdujo también para programar
el robot SR-1.

1983 Informe emitido por la investigación en Westinghouse Corp. bajo el patrocinio de National Science Foundation sobre un sistema de montaje
programable adaptable (APAS), un proyecto piloto para una línea de montaje automatizada flexible con el empleo de robots.

1984 Robots 8. La operación típica de estos sistemas permitía que se desarrollaran
programas de robots utilizando gráficos interactivos en una computadora
personal y luego se cargaban en el robot.

CLASIFICACIÓN DE LOS ROBOTS

Según su cronología
La que a continuación se presenta es la clasificación más común:

• 1ª Generación.
Manipuladores. Son sistemas mecánicos multifuncionales con un sencillo sistema de control, bien manual, de secuencia fija o de secuencia variable.

• 2ª Generación.
Robots de aprendizaje. Repiten una secuencia de movimientos que ha sido ejecutada previamente por un operador humano. El modo de hacerlo es a través de un dispositivo mecánico. El operador realiza los movimientos requeridos mientras el robot le sigue y los memoriza.

• 3ª Generación.
Robots con control sensorizado. El controlador es una computadora que ejecuta las órdenes de un programa y las envía al manipulador para que realice los movimientos necesarios.

• 4ª Generación.
Robots inteligentes. Son similares a los anteriores, pero además poseen sensores que envían información a la computadora de control sobre el estado del proceso. Esto permite una toma inteligente de decisiones y el control del proceso en tiempo real.
Según su arquitectura
La arquitectura, es definida por el tipo de configuración general del Robot, puede ser metamórfica. El concepto de metamorfismo, de reciente aparición, se ha introducido para incrementar la flexibilidad funcional de un Robot a través del cambio de su configuración por el propio Robot. El metamorfismo admite diversos niveles, desde los más elementales (cambio de herramienta o de efecto terminal), hasta los más complejos como el cambio o alteración de algunos de sus elementos o subsistemas estructurales. Los dispositivos y mecanismos que pueden agruparse bajo la denominación genérica del Robot, tal como se ha indicado, son muy diversos y es por tanto difícil establecer una clasificación coherente de los mismos que resista un análisis crítico y riguroso. La subdivisión de los Robots, con base en su arquitectura, se hace en los siguientes grupos: Poliarticulados, Móviles, Androides, Zoomórficos e Híbridos.


• 1. Poliarticulados
En este grupo están los Robots de muy diversa forma y configuración cuya característica común es la de ser básicamente sedentarios (aunque excepcionalmente pueden ser guiados para efectuar desplazamientos limitados) y estar estructurados para mover sus elementos terminales en un determinado espacio de trabajo según uno o más sistemas de coordenadas y con un número limitado de grados de libertad". En este grupo se encuentran los manipuladores, los Robots industriales, los Robots cartesianos y se emplean cuando es preciso abarcar una zona de trabajo relativamente amplia o alargada, actuar sobre objetos con un plano de simetría vertical o reducir el espacio ocupado en el suelo.

• 2. Móviles
Son Robots con grandes capacidad de desplazamiento, basados en carros o plataformas y dotados de un sistema locomotor de tipo rodante. Siguen su camino por telemando o guiándose por la información recibida de su entorno a través de sus sensores. Estos Robots aseguran el transporte de piezas de un punto a otro de una cadena de fabricación. Guiados mediante pistas materializadas a través de la radiación electromagnética de circuitos empotrados en el suelo, o a través de bandas detectadas fotoeléctricamente, pueden incluso llegar a sortear obstáculos y están dotados de un nivel relativamente elevado de inteligencia.
• 3. Androides
Son Robots que intentan reproducir total o parcialmente la forma y el comportamiento cinemática del ser humano. Actualmente los androides son todavía dispositivos muy poco evolucionados y sin utilidad práctica, y destinados, fundamentalmente, al estudio y experimentación. Uno de los aspectos más complejos de estos Robots, y sobre el que se centra la mayoría de los trabajos, es el de la locomoción bípeda. En este caso, el principal problema es controlar dinámica y coordinadamente en el tiempo real el proceso y mantener simultáneamente el equilibrio del Robot.

• 4. Zoomórficos
Los Robots zoomórficos, que considerados en sentido no restrictivo podrían incluir también a los androides, constituyen una clase caracterizada principalmente por sus sistemas de locomoción que imitan a los diversos seres vivos. A pesar de la disparidad morfológica de sus posibles sistemas de locomoción es conveniente agrupar a los Robots zoomórficos en dos categorías principales: caminadores y no caminadores. El grupo de los Robots zoomórficos no caminadores está muy poco evolucionado. Los experimentados efectuados en Japón basados en segmentos cilíndricos biselados acoplados axialmente entre sí y dotados de un movimiento relativo de rotación. Los Robots zoomórficos caminadores multípedos son muy numeroso y están siendo experimentados en diversos laboratorios con vistas al desarrollo posterior de verdaderos vehículos terrenos, piloteando o autónomos, capaces de evolucionar en superficies muy accidentadas. Las aplicaciones de estos Robots serán interesantes en el campo de la exploración espacial y en el estudio de los volcanes.


• 5. Híbridos
Estos Robots corresponden a aquellos de difícil clasificación cuya estructura se sitúa en combinación con alguna de las anteriores ya expuestas, bien sea por conjunción o por yuxtaposición. Por ejemplo, un dispositivo segmentado articulado y con ruedas, es al mismo tiempo uno de los atributos de los Robots móviles y de los Robots zoomórficos. De igual forma pueden considerarse híbridos algunos Robots formados por la yuxtaposición de un cuerpo formado por un carro móvil y de un brazo semejante al de los Robots industriales. En parecida situación se encuentran algunos Robots antropomorfos y que no pueden clasificarse ni como móviles ni como androides, tal es el caso de los Robots personales.
La robótica es un concepto de dominio publico. La mayor parte de la gente tiene una idea de lo que es la robótica, sabe sus aplicaciones y el potencial que tiene; sin embargo, no conocen el origen de la palabra robot, ni tienen idea del origen de las aplicaciones útiles de la robótica como ciencia. La robótica como hoy en día la conocemos, tiene sus orígenes hace miles de anos. Nos basaremos en hechos registrados a través de la historia, y comenzaremos aclarando que antiguamente los robots eran conocidos con el nombre de autómatas, y la robótica no era reconocida como ciencia, es mas, la palabra robot surgió hace mucho después del origen de los autómatas. Desde el principio de los tiempos, el hombre ha deseado crear vida artificial. Se ha empeñado en dar vida a seres artificiales que le acompañen en su morada, seres que realicen sus tareas repetitivas, tareas pesadas o difíciles de realizar por un ser humano. De acuerdo a algunos autores, como J. J. C. Smart y Jasia Reichardt, consideran que el primer autómata en toda la historia fue Adán creado por Dios. De acuerdo a esto, Adán y Eva son los primero autómatas inteligentes creados, y Dios fue quien los programó y les dio sus primeras instrucciones que debieran de seguir. Dentro de la mitología griega se puede encontrar varios relatos sobre la creación de vida artificial, por ejemplo, Prometeo creo el primer hombre y la primer mujer con barro y animados con el fuego de los cielos. De esta manera nos damos cuenta de que la humanidad tiene la obsesión de crear vida artificial desde el principio de los tiempos. Muchos han sido los intentos por lograrlo.

Los hombres creaban autómatas como un pasatiempo, eran creados con el fin de entretener a su dueño. Los materiales que se utilizaban se encontraban al alcance de todo el mundo, esto es, utilizaban maderas resistentes, metales como el cobre y cualquier otro material moldeable, esto es, que no necesitara o requiriera de algún tipo de transformación para poder ser utilizado en la creación de los autómatas. Estos primeros autómatas utilizaban, principalmente, la fuerza bruta para poder realizar sus movimientos. A las primeras maquinas herramientas que ayudaron al hombre a facilitarle su trabajo no se les daba el nombre de autómata, sino más bien se les reconocía como artefactos o simples maquinas.