¿Qué Es Un Robot Autónomo?

A medida que la robótica sigue mejorando, la idea de un robot autónomo se vuelve cada vez más importante.

Estas máquinas pueden sentir y responder a su entorno, tomar decisiones por sí mismas y moverse sin ayuda humana.

En esta publicación de blog, hablaré sobre las piezas y tecnologías que hacen posible que los robots funcionen por sí mismos.

También hablaré sobre los lenguajes de programación y las habilidades que se necesitan para hacerlos, así como las preocupaciones éticas y de seguridad que conlleva su uso.

Tanto si es un ingeniero experimentado como si acaba de empezar, el mundo de los robots autónomos seguramente captará su atención y hará que desee aprender más sobre todas las formas en que se puede utilizar esta emocionante tecnología.

Introducción a los robots autónomos

Definicion formal:

Un robot que no solo puede mantener su propia estabilidad mientras se mueve, sino que también puede planificar sus movimientos.

K10 de la NASA (Autonomía y robótica):

https://www.nasa.gov/centers/ames/research/area-autonomy-and-robotics.html

Los robots autónomos son máquinas inteligentes que pueden funcionar por sí mismas, averiguando lo que sucede a su alrededor, tomando decisiones y actuando sin la ayuda de una persona.

Un robot autónomo es un tipo de robot que tiene mucha libertad y puede hacer cosas por sí mismo sin la ayuda de una persona.

Esto es posible porque el robot tiene sensores como cámaras, LiDAR y sonar que le permiten ver y escuchar lo que sucede a su alrededor.

Luego, el robot toma esta información y la usa para tomar decisiones. Esto le da la capacidad de actuar por sí mismo.

tipos de robots

Hay muchos tipos diferentes de robots, y cada uno tiene sus propias fortalezas y debilidades. Algunos de estos son:

• Robots Autónomos: Como ya hemos hablado, los robots autónomos pueden trabajar por sí solos sin ayuda humana.
• Robots controlados: para trabajar, los robots controlados necesitan información de las personas. Se pueden programar para realizar tareas específicas, pero no tienen tanta libertad como los robots que pueden hacer cosas por sí mismos.
• Robots semiautónomos: estos robots tienen partes de robots autónomos y controlados, por lo que pueden realizar algunas tareas por su cuenta pero aún necesitan la ayuda de los humanos.
• Robots automatizados: estos robots están configurados para hacer cosas por su cuenta.

Pero es posible que no sean tan independientes como los robots que pueden hacer cosas por sí mismos.

Diferencias entre robots autónomos y otros tipos

Los robots autónomos se diferencian de otros tipos de robots porque pueden tomar decisiones y actuar por sí mismos en función de lo que ven en su entorno sin necesidad de intervención humana constante.

Aunque otros tipos de robots pueden realizar ciertos trabajos, no tienen tanta libertad como los robots autónomos.

Robots autónomos en ingeniería

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Componentes y Tecnologías para Robots Autónomos

Los robots autónomos son máquinas inteligentes que pueden trabajar por sí mismas, detectar su entorno, tomar decisiones y actuar sin la ayuda de una persona.

Para hacer un robot que pueda funcionar por sí solo, es importante saber qué piezas y tecnologías se necesitan.

Componentes de hardware

Los componentes de hardware son una parte importante de la fabricación de un robot que puede hacer cosas por sí mismo. Entre ellos están:

Los actuadores, como motores, frenos y solenoides, hacen posible que el robot se mueva e interactúe con su entorno.

• Sensores: Los sensores son necesarios para que el robot comprenda su entorno.

Algunos ejemplos de sensores incluyen cámaras, LiDAR y unidades de medición inercial (IMU).

• Fuentes de energía: para funcionar, los robots autónomos necesitan una fuente de energía confiable, como baterías o celdas de combustible.
• Hardware informático: para que el robot procese los datos de los sensores, ejecute algoritmos y controle los actuadores, necesita un microcontrolador o una computadora de placa única.

Software

Al hacer un robot autónomo, el software es tan importante como el hardware. Entre ellos están:

• Algoritmos de percepción: los algoritmos de percepción permiten que el robot interprete los datos de sus sensores y descubra lo que sucede a su alrededor.
• Los algoritmos de localización ayudan al robot a determinar dónde está y en qué dirección se encuentra en su entorno.
• Los algoritmos de mapeo crean un modelo del entorno que el robot puede usar para planificar sus movimientos.
• Algoritmos de planificación y control: los algoritmos de planificación y control permiten que el robot se mueva e interactúe con las cosas en su entorno.

Comunicación

Para que el robot funcione bien, debe poder hablar con su entorno. Esto incluye hablar con otros dispositivos y sistemas, ya sea de forma inalámbrica o mediante cables.

Disciplinas Incluidas

Para hacer un robot que funcione por sí solo, debe saber mucho sobre ingeniería mecánica, ingeniería eléctrica, informática y robótica.

La importancia de los sensores en los robots autónomos

Los sensores son una parte importante de los robots autónomos porque permiten que el robot aprenda sobre su entorno y tome decisiones basadas en lo que aprende.

¿Por qué son importantes los sensores para los robots que pueden actuar por sí mismos?

Los sensores son una parte muy importante de los robots autónomos porque permiten que el robot vea y comprenda su entorno.

El robot puede tomar decisiones y cambiar sus acciones en función de la información que obtiene de los sensores. Esto le permite moverse con seguridad y realizar tareas con poca ayuda de los humanos.

Tipos de sensores para robots autónomos

Los robots autónomos usan diferentes tipos de sensores para aprender sobre su entorno. En robótica, algunos de los tipos de sensores más comunes son:

• Sensores de proximidad/distancia: estos sensores, como los sensores ultrasónicos o infrarrojos, permiten a los robots encontrar objetos y medir distancias sin tocarlos.
• Cámaras y sensores lidar: las cámaras y los sensores lidar se pueden usar para hacer un mapa 3D detallado del entorno del robot, lo que puede ayudarlo a evitar obstáculos y planificar su camino.
• Sensores de navegación: los sensores de navegación, como GPS o codificadores, le permiten averiguar dónde está el robot y realizar cambios en su velocidad, dirección y rumbo. Los sensores de fuerza miden las fuerzas ejercidas sobre un robot por su propio cuerpo o por cosas fuera de él. Esto es importante para tareas como agarrar o levantar cosas.
• Unidades de medición inercial (IMU): las IMU miden la aceleración y la velocidad angular del cuerpo de un robot o de objetos externos, lo cual es importante para tareas como el equilibrio o la estabilización.

Cada tipo de sensor tiene sus propias ventajas y desventajas.

Los robots autónomos pueden mejorar su capacidad de ver y tomar decisiones utilizando más de un sensor.

Por ejemplo, la combinación de sensores lidar con cámaras puede dar al robot una imagen más completa de su entorno.

El uso de múltiples sensores de navegación puede mejorar la precisión de la localización.

Navegación y evitación de obstáculos para robots autónomos

Los robots autónomos utilizan sistemas que les ayudan a orientarse y evitar chocar con cosas para poder moverse de forma segura y eficaz.

Métodos para robots que pueden moverse por sí mismos

• Mapas del entorno: Los robots autónomos pueden planificar sus movimientos y evitar obstáculos con la ayuda de mapas del entorno.
• Sensores como cámaras de detección de obstáculos de visión estéreo o LiDAR: estos sensores le dan al robot una vista de 360 ​​grados de su entorno, lo que le permite ver obstáculos y planificar una ruta segura.
• Vehículos guiados automatizados, vehículos teleoperados a distancia y robots móviles autónomos que funcionan mejor con sistemas de visión 3D con un amplio campo de visión: estos sistemas facilitan que el robot se mueva y evite obstáculos.

Los robots autónomos deben ser capaces de evitar obstáculos

Los robots autónomos deben poder evitar obstáculos para poder moverse de manera segura y efectiva en su entorno.

Para que los robots puedan evitar obstáculos, deben poder encontrarlos de manera confiable y predecir cómo se moverán.

La forma del robot también puede afectar la forma en que se mueve alrededor de los obstáculos. Los robots circulares son comunes porque pueden girar en un lugar sin golpear nada.

Acostumbrarse al entorno

Por último, pero no menos importante, para que los métodos para evitar obstáculos funcionen, los robots deben poder adaptarse bien a su entorno.

Esto significa que el robot debe poder cambiar sus movimientos y moverse alrededor de los obstáculos, incluso en entornos dinámicos donde los obstáculos pueden moverse o cambiar sin previo aviso.

Programación de robots autónomos

La programación es una parte importante de la fabricación de robots que puedan funcionar por sí mismos, y existen muchos lenguajes de programación diferentes que se pueden utilizar para fabricar y probar robots.

Lenguajes usados ​​para programar robots Python y C++ son los lenguajes de programación más comunes para hacer robots que pueden funcionar por sí mismos, pero también se pueden usar otros lenguajes dependiendo de las necesidades del proyecto.

Java, MATLAB y PHP son otros lenguajes de programación que se utilizan a menudo para la robótica.

Cada idioma tiene sus pros y sus contras, y el mejor idioma para un proyecto dependerá de lo que necesite hacer.

Habilidades necesarias para programar robots

Para hacer un robot que pueda funcionar por sí solo, debe saber codificar en lenguajes como Python y C++.

También es importante tener experiencia con la programación aplicada y la creación de software para sistemas de hardware.

También es importante saber cosas sobre robótica como teoría de control, planificación de movimiento y visión por computadora.

Recursos para aprender a programar robots

Hay muchas maneras de aprender las habilidades que necesita para programar robots que pueden hacer cosas por sí mismos. Algunos de estos son:

• Cursos en universidades: muchas universidades ofrecen cursos en línea y en persona sobre robótica y programación.
• Cursos y talleres online: Universidades, empresas y colectivos profesionales ofrecen una gran cantidad de cursos y talleres online. Estos cursos pueden enseñar cualquier cosa, desde los conceptos básicos de robótica hasta formas avanzadas de programar robots.
• Tutoriales y guías de programación: puede encontrar muchos tutoriales y guías de programación en línea que le muestran cómo construir robots móviles autónomos básicos o le enseñan cómo programar robots de cierta manera.

Costos asociados con robots autónomos

Los robots autónomos se están volviendo más comunes en muchas industrias porque pueden mejorar la seguridad de los trabajadores, aumentar la productividad y reducir los costos laborales.

Pero el costo de construir y usar robots autónomos puede variar mucho según para qué se usan, qué tan complicados son y qué partes se usan.

Costos de Inversión Inicial

El costo de inversión inicial de un robot autónomo puede estar compuesto por partes como hardware, software y sensores.

Aquí hay algunos ejemplos de costos que vienen con diferentes tipos de robots:

• Los vehículos guiados automatizados (AGV) pueden costar entre $ 14,000 por un AGC simple y $ 60,000 por un tractor de remolque más complejo.
• El costo de las carretillas elevadoras autónomas también puede cambiar según la cantidad de factores.
• Los robots utilizados en la construcción pueden ser costosos porque son difíciles de fabricar y el entorno en el que trabajan debe estandarizarse.

Un robot que hace cirugía puede costar hasta 2,5 millones de dólares.

Costos continuos

Además de la inversión inicial, el costo de usar robots autónomos también puede incluir costos continuos de mantenimiento, reparaciones y actualizaciones.

Para asegurarse de que el robot siga funcionando de manera correcta y segura, es posible que deba revisarse y repararse periódicamente.

Además, la tecnología siempre está mejorando, por lo que es posible que el robot deba actualizarse para mantenerse al día con los últimos cambios.

Beneficios de los robots autónomos

Aunque el costo de inversión inicial para un robot autónomo puede ser alto, los beneficios a largo plazo de costos de mano de obra reducidos y una mayor productividad pueden ser significativos, lo que hace que los robots autónomos sean una inversión que valga la pena para algunas aplicaciones.

Mediante el uso de robots que pueden trabajar por sí mismos, las empresas pueden ahorrar dinero en mano de obra, mejorar la eficiencia y hacer que los trabajadores estén más seguros.

Por ejemplo, los robots pueden trabajar las 24 horas con poca supervisión, lo que puede ayudar a reducir aún más los costos.

Además, los robots pueden hacer trabajos que son demasiado aburridos, peligrosos o sucios para que los haga la gente. Esto libera a las personas para hacer trabajos más importantes.

Aplicaciones de los Robots Autónomos

Los robots autónomos se están volviendo cada vez más populares en el comercio electrónico, los centros de datos, la atención médica, la fabricación, el ejército y la seguridad pública, la agricultura y otros campos.

El uso de robots autónomos tiene muchos beneficios, como reducir el costo de la mano de obra, aumentar la productividad, hacer que el lugar de trabajo sea más seguro y reducir los errores.

Aplicaciones de comercio electrónico

Los robots móviles autónomos (AMR) ahora se usan comúnmente en la industria del comercio electrónico para hacer cosas como mover carros y manipular dispositivos móviles.

Estos robots pueden mover productos de un lugar a otro en un almacén por su cuenta, lo que acelera el proceso de cumplimiento de pedidos.

Los robots autónomos también pueden ayudar a entregar productos a los clientes, lo que puede reducir los tiempos de entrega y hacer que los clientes estén más contentos.

Industria manufacturera

Los robots autónomos también se utilizan a menudo en la industria manufacturera. Los robots se usan para muchas cosas, como soldadura por arco, soldadura por puntos y mover cosas.

Cuando se utilizan robots en la fabricación, se puede mejorar la seguridad y la producción se puede realizar de manera más rápida y eficiente.

Con la llegada de la Industria 4.0, la combinación de robótica, inteligencia artificial (IA) y aprendizaje automático (ML) está cambiando la forma en que se realiza la fabricación.

Seguridad Pública y Militar

La tecnología robótica se usa en el ejército y en la seguridad pública, donde se usan drones y robots que no necesitan una persona para controlarlos para la vigilancia.

Estos robots pueden entrar en lugares peligrosos y recopilar información, lo que hace que sea más seguro para las personas estar allí. Los robots también se utilizan para deshacerse de bombas, encontrar productos químicos y materiales radiactivos y patrullar las fronteras.

Aplicaciones de salud

Los robots autónomos se utilizan en entornos de atención médica para hacer cosas como cuidar a los pacientes, administrar medicamentos, controlar los signos vitales y brindar apoyo emocional.

Los robots móviles autónomos (AMR, por sus siglas en inglés) a menudo se usan para ayudar con tareas importantes como la limpieza, la telepresencia y la entrega de medicamentos y suministros médicos a las personas que los necesitan.

Los robots también pueden observar cómo se ejercita un paciente, medir su rango de movimiento y realizar un seguimiento de su progreso.

Además, los robots con software impulsado por IA que pueden identificar medicamentos pueden reducir el tiempo que lleva encontrar el correcto.

Aunque la tecnología aún se encuentra en sus primeras etapas, los investigadores están investigando cómo se podrían usar los robots para realizar tareas más complicadas, como administrar medicamentos específicos, ayudar a los pacientes con pequeños problemas y hablar con los pacientes.

Industria agrícola

Los robots autónomos también se están utilizando en la industria agrícola, especialmente para la gestión de cultivos. Los drones robóticos se pueden usar para observar los campos y encontrar problemas con los cultivos

Esto les dice a los agricultores cosas importantes sobre sus cultivos. Los robots autónomos también pueden vigilar los oleoductos y gasoductos, encontrar fugas y detener el daño al medio ambiente.

Robot de tecnologías naio:

https://www.naio-technologies.com/en/home/

Aplicaciones futuras

A medida que la tecnología mejore, los robots autónomos podrán realizar trabajos más complicados, como el servicio al cliente y la logística.

Con el desarrollo de los autos sin conductor, podría haber grandes cambios en la industria automotriz, como que menos personas sean propietarias de autos.

Algunas predicciones dicen que el uso de robots autónomos en las industrias podría tener un gran efecto en los puestos de trabajo y que se podrían perder hasta el 50% de los puestos de trabajo.

Pero todavía hay mucha incertidumbre y un acalorado debate sobre cómo la IA y los robots afectarán el mercado laboral.

Consideraciones éticas y de seguridad para robots autónomos

El uso de robots autónomos puede generar una serie de preguntas morales y de seguridad que deben responderse para garantizar que se utilicen de manera segura y responsable.

Estas son algunas de las cosas más importantes en las que pensar:

Cuestión moral:	Descripción:
Inclinación	Los robots autónomos que utilizan algoritmos de aprendizaje automático pueden tener sesgos que conduzcan a un trato injusto de personas o grupos. Esto se puede solucionar diseñando y probando algoritmos cuidadosamente para asegurarse de que no tengan sesgos ocultos.
Engaño	Si se hace que los robots mientan sobre quiénes son o qué pueden hacer, podría dar lugar a situaciones peligrosas o inesperadas. Para evitar esto, las personas que fabrican robots deben ser abiertos sobre cómo se fabrican y decirles a los usuarios qué pueden hacer. Cuando se utilizan robots en el lugar de trabajo, los trabajadores humanos pueden quedarse sin trabajo. Las empresas deberían pensar en cómo la automatización afectará a su fuerza laboral y ofrecer programas de capacitación y otras formas de ayudar a los trabajadores que pierden sus trabajos.
Opacidad	Puede ser difícil entender cómo los robots autónomos toman decisiones, lo que dificulta descubrir por qué cometen errores. Las personas que fabrican robots deben tratar de ser abiertas y claras acerca de cómo el robot decide qué hacer.
Seguridad	Los robots autónomos deben fabricarse de manera que mantengan seguros a sus usuarios. Las empresas deben ser responsables de asegurarse de que sus robots sean seguros y de que se prueben mucho antes de venderlos al público.
Vigilancia	Los formuladores de políticas y los grupos reguladores deben estar atentos a la creación y el uso de robots autónomos para asegurarse de que se utilicen de manera segura y responsable.
Privacidad	Los robots que recopilan información personal pueden hacer que las personas se preocupen por su privacidad. Para proteger la privacidad de las personas, se deben establecer las reglas y medidas adecuadas de apertura. Los usuarios deben poder confiar en que los robots autónomos funcionarán de forma segura y fiable. Para generar confianza, los diseñadores de robots deben poner la seguridad, la apertura y la responsabilidad en la parte superior de sus listas.

Conclusión

Como hemos visto en esta publicación de blog, los robots que pueden funcionar por sí mismos podrían cambiar el mundo en el que vivimos. Esta tecnología tiene muchos usos, desde hacer que la fabricación sea más eficiente hasta ayudar a las personas a recibir una mejor atención.

Pero, como con cualquier nueva tecnología, existen cuestiones éticas y de seguridad que deben analizarse y abordarse detenidamente.

Los robots autónomos pueden parecer la respuesta a muchos de nuestros problemas, pero debemos recordar que no reemplazan la interacción humana y la toma de decisiones.

En cambio, deberíamos verlos como herramientas que pueden ayudarnos a alcanzar nuestras metas y mejorar nuestras vidas. Cuando combinamos el poder de los robots autónomos con la creatividad y el ingenio humanos, podemos hacer cosas asombrosas que antes se creían imposibles.

Como ingenieros y estudiantes de robótica, tenemos la oportunidad de ayudar a dar forma al futuro de esta tecnología y hacer que funcione por el bien de la sociedad.

Sigamos investigando qué pueden hacer los robots autónomos, pero también debemos tener en cuenta los problemas éticos y de seguridad que conlleva esta nueva y emocionante tecnología.

Solo entonces podremos realmente usar el poder de los robots que pueden trabajar por sí mismos para hacer del mundo un lugar mejor para todos.