La robótica es un campo de la ciencia en el que se usan máquinas que realizan tareas basándose en programas y algoritmos predeterminados y adaptables, de forma automática o semiautomática. Estas máquinas —que solemos llamar robots— pueden ser controladas por personas o funcionar solas bajo la supervisión de algoritmos y aplicaciones informáticas. La robótica es un concepto muy amplio que abarca la creación, la planificación y la programación de robots. Los robots están en contacto directo con el mundo físico y, a menudo, se utilizan para llevar a cabo tareas monótonas y repetitivas, sustituyendo a las personas. Los robots pueden clasificarse en función de su tamaño, su ámbito de aplicación o su finalidad, algo que analizaremos más adelante.
Robótica y automatización
La automatización es un concepto mucho más amplio que la robótica. Con la automatización, un proceso o determinadas partes de un proceso se realizan sin intervención humana: el proceso funciona solamente con aplicaciones informáticas predefinidas o adaptables y máquinas eléctricas o mecánicas. Las aplicaciones predefinidas consisten en algoritmos en los que todas las operaciones están ya determinadas y se ejecutan sin tener en cuenta los cambios imprevistos en el entorno. En cambio, si la automatización es adaptativa, significa que el algoritmo puede modificar su comportamiento en función de los cambios en el proceso o el entorno.
La robótica va de la mano de la automatización, ya que, en la mayoría de los casos, los robots forman parte de un sistema automatizado. Aunque a veces los robots se utilizan con poca automatización o sin ella (y también puede haber automatización sin robótica), ambos conceptos son como dos hermanos que comparten muchos rasgos comunes, pero tienen su propia personalidad.
Si hay máquinas que realizan tareas por nosotros, ¿por qué trabajamos? El hecho es que las capacidades de los robots son limitadas. Aunque parezcan inteligentes, estas máquinas solo suelen ser útiles en un ámbito de aplicación muy limitado. E, incluso si contáramos con un ejército de robots para realizar todo tipo de tareas en nuestro día a día, los ámbitos que abarcan estas máquinas no se solapan de un modo que pueda considerarse un sistema completo, de modo que no pueden sustituir totalmente a los humanos.
Es decir, como estos robots solo pueden actuar en un campo muy limitado —y estamos muy lejos de que las máquinas alcancen la inteligencia general—, no hay que tener miedo de los robots malvados ni de que los robots dominen el mundo.
Tipos de robots
Los robots pueden clasificarse de diferentes maneras. Vamos a ver cuatro criterios generales para categorizarlos:
Tamaño
Ámbito de aplicación
Finalidad
Cantidad
Tamaño
En cuanto al tamaño, existen las siguientes categorías:
Nanorrobots o nanobots: los nanorrobots están hechos de nanomateriales y su tamaño oscila entre 0,1 y 10 micrómetros. Para que te hagas una idea de lo pequeños que son, cada uno de tus glóbulos rojos mide entre 5 y 10 micrómetros. Los nanobots están en las primeras fases de investigación; en general, es un concepto cuyo uso se está planteando en el campo de la medicina y aún quedan muchos años de trabajo para que lleguen a ser una posible solución. Una de las ideas que podrían llevarse a cabo con nanorrobots consiste en inyectarlos en el cuerpo de los pacientes para identificar y curar enfermedades.
Microrrobots, milirrobots y minirrobots: son robots muy pequeños, pero no tanto como los nanobots, y ya existen. Los microrrobots, milirrobots y minirrobots son inferiores a 1 mm, 1 cm y 10 cm, respectivamente. El robot volador más pequeño es RoboBee, con una envergadura de 1,2 cm y 80 miligramos de peso. Puede aletear 120 veces por segundo y se puede controlar a distancia. El objetivo de este pequeño dispositivo es formar un enjambre volador de búsqueda y rescate, aunque también se usa para la polinización artificial.
Robots pequeños y medianos: estos robots suelen medir menos de 100 cm (los pequeños) o aproximadamente el tamaño de un ser humano (100-200 cm, los medianos). La mayoría de los robots domésticos, los juguetes y robots sociales, los humanoides (robots que tienen una apariencia similar a la de las personas, como los Transformers de los cómics y las películas) y los asistentes personales digitales tienen este tamaño. Los robots pequeños y medianos son los que vemos la mayoría de las veces, tanto en las películas como en la vida real.
Robots grandes: son robots mucho mayores que nosotros. Hay robots humanoides de gran tamaño, de hasta 8-10 metros, que suelen fabricarse con fines de investigación o, simplemente, por diversión. Pero la mayoría de los grandes robots no se parecen a los humanos: están hechos para automatizar procesos de fabricación, construcción, agricultura, conducción autónoma y navegación.
Ámbito de aplicación
También es posible clasificar los robots según su ámbito de aplicación, dividiéndolos en robots personales e industriales.
Los robots personales se utilizan en nuestra vida diaria y están diseñados para resultarles útiles a las personas o las familias. Estos robots se pueden usar para realizar tareas repetitivas o monótonas, para ahorrar tiempo o entretenernos, sin necesidad de tener conocimientos técnicos. Los robots domésticos, los robots sociales, los asistentes personales digitales y los juguetes son los robots personales más comunes.
Los robots industriales son robustos y están diseñados para realizar determinadas tareas preprogramadas en la fabricación, la construcción o la agricultura, entre otros campos. Se usan, por ejemplo, para el ensamblaje, el desmontaje, el montaje, el apriete de tornillos, la soldadura, la pintura, las inspecciones visuales, etc. Cada robot industrial destaca en una tarea concreta: son máquinas rápidas, precisas y fiables. Sin ellos, no habríamos alcanzado este nivel de desarrollo tecnológico.
Finalidad
Otra posible clasificación de los robots es según su finalidad. Los robots pueden tener una finalidad específica o una general. Pero ¿qué significa esto exactamente?
Robots para tareas específicas: estas máquinas realizan una tarea concreta o una secuencia de posibles tareas. Uno muy simple puede consistir en un brazo robótico que mueva objetos de un lugar a otro, mientras que uno muy complejo podría ser un robot social con una interfaz de lenguaje natural muy avanzada. La estructura y el comportamiento de estos robots no pueden modificarse, ya que siguen programas predefinidos según su finalidad original. Entre este tipo de máquinas, hay robots domésticos e industriales.
Robots de uso general: en este caso, la tarea del robot no está predefinida. Se pueden adquirir por separado diversos componentes de estos robots, que pueden ensamblarse de diferentes maneras para resolver tareas específicas. Entre dichos componentes puede haber brazos robóticos, ruedas, cámaras, motores paso a paso y sensores y actuadores adicionales. Estos robots también pueden tener conexiones inalámbricas, por ejemplo, Wi-Fi y Bluetooth. El «cerebro» del robot —que suele ser un pequeño ordenador— se puede «entrenar» para realizar diferentes tareas con distintos componentes mediante aplicaciones personalizadas, escritas en lenguajes de programación informática. Los ordenadores pequeños y programables más comunes (también llamados sistemas integrados) son Nvidia Jetson y Jetson Nano, Raspberry Pi y Arduino. Estos sistemas integrados cuentan con conexiones de entrada y salida de uso general (GPIO, por sus siglas en inglés) a las que se pueden conectar sensores y actuadores mediante interfaces de comunicación estándar.
Otro robot de uso general sería un cuerpo prefabricado con sensores (como cámaras y micrófonos) y actuadores (como brazos y piernas). Si se desarrollan diferentes aplicaciones informáticas, el robot puede realizar diversas tareas concretas. Algunos ejemplos de estos robots son Nao, Pepper y Romeo, de Softbank Robotics, o el perro-robot de Boston Dynamics, llamado Spot.
Cantidad
Los robots también pueden clasificarse según su cantidad:
Robot individual: un solo robot que funciona por su cuenta. Tiene una tarea asignada, que realiza de acuerdo con un programa predefinido. Dicho programa puede incluir tecnologías avanzadas que le permitan adaptarse a su entorno y el robot puede estar conectado a Internet, pero sigue estando solo. Aunque haya varios robots independientes en un mismo lugar, siguen estando «solos», ya que no pueden comunicarse entre sí.
Robots en equipo: los robots pueden trabajar en equipo, igual que los humanos. A menudo, se emplean varios robots para llevar a cabo una tarea de forma secuencial. Probablemente hayas visto alguna vez un vídeo de cómo se montan los coches. Se suelda el chasis, luego se añaden las puertas, después se pinta el coche, se colocan los cristales delanteros y traseros, y así sucesivamente. De todos estos pasos se encargan diferentes robots y cada uno de ellos solo sabe hacer su tarea.
Robótica de enjambres: los robots también pueden trabajar en enjambre. En este caso, un gran número de robots simples se controlan de forma colaborativa. Cada robot del enjambre no es especialmente valioso, pero el enjambre en sí puede efectuar tareas importantes. Son como las abejas: una sola no puede hacer mucho, pero si no hubiera millones de abejas agrupadas en enjambres, seguramente ni siquiera existiría el ser humano. Los posibles usos de la robótica de enjambres son la exploración y el rescate, la microbiología, la vigilancia y la polinización. Sin embargo, en el momento de escribir este texto (2021), la robótica de enjambres se encuentra principalmente en fase de investigación.
La evolución de los robots
La palabra robot viene del checo robota, que significa «trabajo de siervo». La obra de Karel Čapek de 1920, en la que las máquinas se apoderan del mundo, dio a conocer la palabra robot. Pero la humanidad siempre ha estado interesada en replantearse la existencia humana. Ya antes del siglo XX, hubo varios intentos de recrear un ser humano y leyendas que hablaban de personas que lo habían conseguido. Una de las ideas más famosas es la de Paracelso, un alquimista del siglo XVI. Afirmó que se podía crear un pequeño ser parecido a una persona (llamado homúnculo) en un vaso de laboratorio, utilizando únicamente procedimientos químicos. Más adelante, aún en el siglo XVI, se generalizó el término gólem. Basado en un cuento popular, el gólem estaba hecho de arcilla y seguía las instrucciones de las personas, al introducir estas un pergamino especial en su boca o su frente. Según se dice, al cabo de un tiempo, el gólem se enfrentó a su creador y acabó volviéndose contra él.
Si observamos la historia de la robótica, veremos que existe un interés universal por imbuir a los robots de humanidad o de algunos atributos humanos. Este interés suele tener tres condiciones principales:
El robot tiene que ser similar a un ser humano de alguna manera (en su apariencia, su pensamiento, etc.).
El robot tiene que ser mejor en algo (más fuerte, más inteligente, etc.).
El robot tiene que estar totalmente bajo el control de su creador.
Un hito de la historia de la robótica fue el momento en que aparecieron máquinas más fuertes que las personas. Durante la primera revolución industrial, alrededor de 1769, se crearon máquinas capaces de realizar el trabajo de una persona. En aquella época, el objetivo principal era reducir los costes y el tiempo dedicado a la fabricación, así como aumentar la producción sin interacción humana. La automatización era el concepto principal. Con ella, es posible llevar a cabo varios procesos sin ningún tipo de intervención humana. El hecho de que las máquinas se encargaran del trabajo llevó a mucha gente a buscar nuevas formas de trabajar y de vivir. Las máquinas no se cansan como las personas, de modo que pueden ser productivas las 24 horas del día, todos los días de la semana. Además, la automatización disminuyó el riesgo de errores y la cantidad de residuos.
Los robots también se caracterizan por su precisión y eficacia controladas. En el siglo XIX no existía la tecnología informática. Sin embargo, las personas fueron capaces de crear grandes máquinas para realizar tareas complejas. A partir de 1950, la robótica experimentó un gran avance.
Shakey
Se creó el primer robot industrial, Unimate, que se utilizó en las fábricas de automóviles como sustituto de la mano de obra manual, y se diseñó el primer robot móvil de uso general, Shakey. Este último tenía cámaras y sensores táctiles incorporados y era capaz de interactuar con su entorno.
La existencia de los robots aporta muchas ventajas, pero la humanidad no está totalmente satisfecha. El mercado laboral está sometido a una presión continua: la población quiere trabajar, pero quienes realizan tareas repetitivas pueden ser sustituidos por máquinas. Los robots siempre provocan un cierto temor a que se sustituya la mano de obra humana, o a que los robots puedan tener más control del deseado sobre las personas.
A medida que los robots se vuelven más realistas, surge otro temor. A la mayoría de la gente le parece bien que existan los robots, siempre y cuando sigan actuando como robots. Nuestro cerebro puede categorizar fácilmente los robots humanoides de tipo robótico igual que categoriza los robots industriales del ámbito de la fabricación. Pero, si nos encontramos con un robot demasiado realista, podemos sentir confusión o frustración. En ese caso, sabemos que es un robot, pero el cerebro no lo procesa correctamente, debido a su apariencia realista. Su piel, sus movimientos e incluso su forma de hablar son muy parecidos a los de una persona, pero a nuestro cerebro le cuesta categorizarlo: ¿es realmente un robot? ¿Tiene pensamientos? ¿Puedo o debo confiar en él?
Tal vez estos temores sean un motivo de que se crearan las leyes de la robótica a mediados del siglo XX, también conocidas como las tres leyes o las leyes de Asimov, en honor a su autor, Isaac Asimov.
Se trata de estas tres leyes:
Un robot no puede herir a un ser humano ni, por inacción, permitir que un ser humano sufra daños.
Un robot debe obedecer las órdenes que le dan los seres humanos, excepto cuando dichas órdenes entren en conflicto con la primera ley.
Un robot debe proteger su propia existencia siempre que dicha protección no entre en conflicto con la primera o la segunda ley.
(Asimov 1950)
Otro hito de la historia de la robótica fue el momento en que el primer robot móvil con control remoto descubrió la superficie de la Luna, en torno a 1970. Unos años después, en 1986, Honda inició un proyecto para crear robots humanoides de aspecto similar al de las personas. La evolución continuó y aparecieron robots en cada vez más ámbitos, como la sanidad, la fabricación y la logística. Los robots siguen progresando y ahora están presentes en nuestra vida cotidiana: se encuentran en los hogares (aspiradoras), en los lugares de trabajo (robots de montaje) y en la sanidad (robots sociales para el tratamiento de pacientes o robots quirúrgicos), por ejemplo.
La humanidad se encuentra en la cuarta revolución industrial, en la que se integran las tecnologías emergentes más avanzadas, como la robótica, el IoT, el 5G, la inteligencia artificial y muchas más, para que la industria alcance nuevas metas.
