jueves, 27 de junio de 2013

Robots de ayer, de hoy y mañana

La definición de Robot, de acuerdo con el Instituto de Robots de los Estados Unidos (Robot Institute of America), el Robot es un manipulador reprogramable de múltiples funciones diseñadas para mover materiales, piezas, herramientas, o dispositivos especializados mediante varios movimientos programados para la realización de una variedad de tareas. De acuerdo al diccionario Webster (Webster, 1993) el Robot es un dispositivo automático que realiza funciones atribuidas normalmente a seres humanos o a una máquina en forma de un ser humano.

En general la idea de un robot no es nueva. Por millares de años el hombre ha estado imaginando dispositivos mecanizados inteligentes para realizar las tareas. A través de los años, el hombre ha construido juguetes, mecanismos automáticos e imaginado robots en dibujos, libros, juegos, y películas de ciencia-ficción. Los robots, sin embargo, no se parecen en nada a como fueron retratados en muchas películas e historias de la ciencia-ficción. Encontramos hoy robots trabajando para la gente en fábricas, almacenes, laboratorios, e incluso granjas. En el futuro, los robots podrían aparecer también en otros lugares como nuestros hogares, las escuelas, e incluso nuestros cuerpos.
Robot RUR tal como aparece en la
adaptación del autor Checo Karen Capek
El ser humano ha estado buscando siempre una manera más fácil para hacer las diversas tareas. Robot viene del checo de la palabra robota, que significa servidumbre o trabajo como esclavo. Esta palabra primero fue utilizada para describir a trabajadores fabricados en una teatralización de ficción en la década de 1920 por el autor checo Karen Capek llamados RUR (del inglés Rossum’s Universal Robots). En la presentación, un científico inventa robots para ayudar a la gente en tareas simples, repetitivas. Sin embargo, una vez que los robots se utilizan para pelear en las guerras, se ponen en contra a sus dueños humanos y asumen el control el mundo.

LOS PRIMEROS ROBOTS


A principios del siglo diecinueve las primeras marionetas mecánicas primero fueron construidas en Europa, para diversión. Éstos fueron llamados las robots puesto que sus piezas fueron manejadas por acoples y levas, controladas por selectores de tambor rotante. En 1801 Joseph Maria Jacquard realizó el siguiente gran cambio e inventó el telar automático. En el telar se utilizaron tarjetas perforadas para controlar la elevación del hilo en las fábricas de tela. Fue la primera vez en almacenar un programa y controlar una máquina. Después de esto hay muchos cambios pequeños en robótica pero con avance muy lento. Sin embargo uno de los primeros robots apareció mucho antes de que el 1800s.


Esquema básico del funcionamiento de un Clepsidra más avanzada,
con aguja y cuadrante, más semejante a un reloj actual
La clepsydra o reloj de agua fue hecho en 250 A.C. Era un despertador creado por Ctesibius de Alexandría, un físico e inventor griego. Nikola Tesla construyó los primeros vehículos de control remoto en los 1890s. Tesla es el mejor conocido como el inventor de la energía eléctrica alterna (CA), de la radio, de los motores de inducción, de las bobinas de Tesla, y de otros dispositivos eléctricos. Otras robots tempranos (los años 40 - 50s) fueron Elsie de Grey Walter, la tortuga (Machina speculatrix) y la bestia de Johns Hopkins.

LOS ROBOTS MODERNOS

El primer robot industrial entró en servicio en 1962 en una fábrica de automóviles de General Motors en Trenton, New Jersey. El robot levantaba piezas de metal calientes de una máquina de moldeo en matriz y los apilaba. Japón, importó su primer robot industrial de AMF en 1967. Antes de 1990, había más de 40 compañías japonesas, incluyendo los gigantes como Hitachi y Mitsubishi, que producían robots comerciales.

¿PARA QUÉ LOS ROBOTS?

Los robots ofrecen ventajas específicas a los trabajadores, a las industrias y a los países. Si son usados correctamente, los robots industriales pueden mejorar la calidad de la vida liberando a trabajadores de las labores sucias, aburridas, peligrosas, y del trabajo pesado. Además los robots pueden ahorrar mucho dinero a las compañías, mejorar la eficacia en producción, y también la calidad del producto. Por supuesto, los robots quitan muchos trabajos de seres humanos pero para cada trabajo tomado por un robot, se crea un nuevo porque alguien debe diseñar, programar, y desarrollar robots.

APLICACIONES DE LOS ROBOTS

Las robots tienen muchas aplicaciones. Se utilizan para fines generales pero también para proteger a seres humanos contra peligros. En la industria, los robots tienen una utilización diversa que se extiende de la transformación de los alimentos a la fabricación automotora. Los usos típicos incluyen el proceso del material, el manejo de los materiales, la soldadura de ensamblaje, moldeo en matriz, operaciones de prensa, la fundición, la inspección, y muchos más.
El Arc Mate 100iB robotisoldador hecho en base
a un robot construido por Fanuc Robotics Inc.


LOS ROBOTS EN LA INDUSTRIA
Al hacer un trabajo, los robots pueden hacer muchas cosas más rápidamente que los seres humanos. Los robots no necesitan ser pagadas, comer, beber, o ir al cuarto de baño como la gente. Pueden hacer el trabajo repetido que es absolutamente aburrido sin parar, no se retrasarán, ni caerán para dormir como un ser humano. Las robots son también más exactas que los seres humanos al hacer ciertas tareas. Pueden hacer el trabajo de una manera muy exacta.
Ensamblaje por robóts de automóviles.

ROBOTS EN LA EXPLORACIÓN

La gente está interesada en lugares que a veces están llenos de peligro, como el espacio exterior, o del océano profundo. Pero cuando no pueden ir allí ellos mismos, envían a los robots allí. Los robots pueden llevar cámaras fotográficas y otros instrumentos de modo que puedan recoger la información y enviarla de nuevo a sus operadores humanos.
El vehículo de la Administración Nacional del Espacio y la Aeronáutica de Estados Unidos (NASA) envió de inmediato una imagen espectacular de la orilla oriental de la depresión, que tiene unos 130 metros de ancho.
En la imagen se pueden observar extensiones de afloramientos rocosos por todo el interior del cráter.
Robot para la exploración del fondo marino
Robot para la exploración de Marte


ROBOTS EN LA MEDICINA

Algunas veces al hacer una operación, los doctores tienen que utilizar un robot. Un ser humano no podría hacer un agujero exactamente un centésimo de centímetro de ancho y de largo. La cirugía robótica está llegando a ser popular. La primera generación de robots quirúrgicos está siendo instalada ya en un número de quirófanos alrededor del mundo. Ellos verdaderamente no son autónomos.
En los quirófanos de hoy, usted encontrará a dos o tres cirujanos, un anestesiólogo y varias enfermeras, todo necesarios aún para la más simple de las cirugías. La mayoría de las cirugías requieren casi de una docena personas en el cuarto. Como en todo la automatización, los robots quirúrgicos eliminarán eventualmente la necesidad de algo de este personal. Tomando una ojeada en el futuro, la cirugía puede requerir a solamente un cirujano, a un anestesiólogo y a una o dos enfermeras. En este quirófano casi vacío, el doctor se sentará en una consola de computadora, en o fuera del cuarto del quirófano, usando el robot quirúrgico para lograr lo que tomó una vez a mucha la gente para realizarse.

ROBOTS EN EL ESPARCIMIENTO


Al principio, los robots fueron para entretenimiento, pero con una mejor tecnología disponible, se crearon los robots verdaderos. En el recuerdo tenemos al robot "Gort" de la película “El día que paralizaron la tierra” de1951, al “hombre de hojalata de “El mago de Oz”, películas presentadas en la actualidad por los canales del cable, se ven también en T.V. (Star Trek- la generación siguiente) y en las películas (planeta prohibido, perdidos en espacio, Blade Runner, Star Wars). Estos robots imaginarios hacen muchas cosas que los verdaderas no pueden hacer. Algunos robots en películas se hacen para atacar a gente, pero en la realidad no pueden lastimar a la gente porque no tienen el control de sí mismos. Los robots también atacan a los seres humanos en juegos de vídeo y de la computadora.



"Gort" de la película
“El día que paralizaron la tierra” (1951)


El hombre de hojalata de “El mago de Oz” y el Robot de “Perdidos en el espacio”
El robot androide “Commander Data" de Star Trek y los robots C3P0 y R2D2 de la película “Star wars” (1977)
Imágenes de la película “El hombre bicentenario” (1999). 
Basada en el cuento de Isaac Asimov “The Bicentennial Man”
Imágenes de la película Yo, Robot (2004)

USO MILITAR Y POLICIACO DE ROBOTS

Robot desactivador de bombas.

La policía necesita cierto tipo robots para la desactivar bombas y para poner cámaras de vídeo y micrófonos en áreas peligrosas, donde un policía humano puede hacerse daño. Los militares también utilizan las robots para: localizar minas en tierra y en el agua, para entrar en bases enemigas para recopilar información, y para espiar en las tropas enemigas.

LOS ROBOTS EN LOS JUGUETES 

La nueva tecnología de robots está haciendo juguetes interesantes con los cuales los niños tendrán gusto de jugar. Un juguete robótico nuevo es el "FURBY", que llegó a estar disponible en 1998 - y continúa siendo muy popular.
El “Furby”

Los Lego Mindstorms
Los Lego Mindstorms: Los estudiantes y los aficionados han estado haciendo robots autónomas (incluyendo los basados en LEGO) por años, pero realmente no había mucho disponible. El nuevo sistema de la invención de la robótica de LEGO MindStorms es bastante fácil para los que se inician, y también es bastante bueno tanto para los estudiantes de la secundaria y de nivel universitario.

El perro robot de “Aibo” 
Pueden crear robots programables que navegan obstáculos, siguen rastros, o reaccionan a los cambios en la luz detectada por sus sensores. No hay necesidad de experiencia en programación; El software intuitivo de LEGO le ayuda de la manera muy clara. . .
Un tercero es el perro robot de "Aibo" - Sony Corporation's. 

LOS ROBOTS EN EL FUTURO

Las robots están aquí para quedarse. En el futuro serán utilizadas más en la exploración del espacio. Las misiones futuras en el espacio incluirán muchos vehículos robóticos diseñados para realizar tareas específicas autónomas y a telecontrol. Serán utilizadas más y más en el combate y la inteligencia por los militares. También veremos más automatización en plantas. Los robots del futuro serán mucho más elegantes que los conocemos hoy. Las robots podrán contener mayor información e incluso aprender sobre una base limitada con el uso de la inteligencia artificial.
La inteligencia artificial es discutible el campo más emocionante en robótica. Es ciertamente el más polémico. Todos están de acuerdo a que un robot pueda trabajar en una fábrica, pero no hay consenso en si un robot puede ser inteligente.

CONCLUSIÓN

Los robots han demostrado sernos muy útiles. El sueño de un criado incansable a que la humanidad ha imaginado siempre en historias fantásticas, de películas, y de historias cortas tiene verdad finalmente venida en últimas décadas. Temprano aunque no demasiado es avanzado han ayudado a hacer un camino para los robots, como los conocemos hoy. Los robots modernos son los trabajadores excelentes que diferencia de un trabajador humano no se cansa. Además los robots liberan al humano de trabajos sucios, aburridos, y de los peligrosos.

Los robots se utilizan para diversos usos incluyendo industria, exploración, medicina, entretenimiento y los juguetes, y usos militares y policíacos. Los robots industriales en gran medida son los tipos de robot más útiles que se han desarrollado. Los robots industriales vienen en diversas configuraciones y se deben elegir cuidadosamente para el uso particular. Además los robots industriales se pueden integrar fácilmente con el sistema existente en una planta industrial. Pueden ser hechos para comunicarse con los sistemas existentes mediante el uso de los sistemas informáticos.

El brazo robótico es el robot industrial más usado. Se utiliza en diversas industrias para varias tareas. Vienen en muchas clases de tamaños y con diversas tipos de efectos finales. El brazo robótico se asemeja de cerca al brazo de un del ser humano pero tiene menos grados de libertad. Son varios los métodos que se utilizan para accionar el brazo robótico incluyendo métodos eléctricos hidráulicos, neumáticos. Se utilizan circuitos y sistemas electrónicos para controlar un brazo robótico. Alguno de los circuitos son usados para controlar la velocidad, dirección, y la cantidad y el tipo de corriente eléctrica con que se alimenta al sistema.

BIBLIOGRAFÍA.

Electro electronica Nº 26
Segundo Semestre 2006

TODD, D. J. WALKING MACHINES - AN INTRODUCTION TO TWO - LEGGED. ROBOTS. NEW YORK: CHAPMAN & HILL, 1985

MALCOLM JR, DOUGLAS R. ROBOTICS – AN INTRODUCTION, BOSTON, AND MASSACHUSETTS: BRETON PUBLISHERS, 1985

CRITCHLOW, ARTHUR J. INTRODUCTION TO ROBOTICS. NEW YORK: MACMILLAN PUBLISHING COMPANY, 1986

NATIONAL GEOGRAPHIC JULY 1997

FLOYD L, THOMAS. ELECTRONIC DEVICES - SIXTH EDITION. COLUMBUS, OH: PRENTICE HALL, 2002

BARTELT, TERRY. INDUSTRIAL. CONTROL ELECTRONICS - DEVICES, SYSTEMS, AND APPLICATIONS. ALBANY, NY: DELMARTHOMPSON LEARNING, 2002.






jueves, 20 de junio de 2013

Libros Física 1, Física 2 y Física 3 de Hugo Medina Guzmán, en versión digital


Con mucha satisfacción he observado la acogida que tiene mi trabajo sobre Física general en diversos países, al mismo tiempo lamento mucho no tener control al respecto.
Yo autorice a la biblioteca de la Pontificia Universidad Católica del Perú a poner en su blog los documentos FÍSICA 1 y FÍSICA 2, de esos se ha extendido en la Internet  el documento correspondiente a FÍSICA 3, solamente estaba para uso interno, pero de alguna manera se filtró y también se extendió.
Me alegra la aceptación, pero al no tener control sobre esto, no me permite tener contacto con los usuarios y sobre todo hacer las correcciones e incluir las adendas.
Por este motivo pongo a disposición los interesados los siguientes enlaces:

Física 1 / Hugo Medina Guzmán. 2009

Física 2 / Hugo Medina Guzmán. 2011

Física 3/ Hugo Medina Guzmán. 2011

Pronto comunicaré sobre las versiones 2013 en las que me encuentro en pleno trabajo. Física 3 tiene los temas de Óptica contenidos en los programas de Física General.

Hugo Medina Guzmán.


jueves, 6 de junio de 2013

Yo, Profesor

De niño tenía la curiosidad de conocer cómo funcionan los motores, me explicaba el motor a vapor con su sistema de tubos que conducen el vapor a un lado el cilindro y mediante un sistema de se cambia al vapor hacia una entrada opuesta para empujar al pistón hacia el lado opuesto produciendo el movimiento reciprocante y mediante un sistema de biela manivela es convertido en movimiento circular.

Se me hacía difícil entender con el sistema sin cambio de entrada, no entendía todavía la inercia que proporciona la volante de inercia.

Uno de los primeros juguetes que construí fue un muñequito de plástico dentro de un frasco tapado con el jebe de un globo que subía o bajaba según la presión ejercida sobre una membrana, eso lo vi una tarde rumbo a la escuela, porque desviaba mi camino a una calle paralela al camino más corto para pasar por el mercado y comprarme una refrescante raspadilla en el caluroso mediodía huarasino. En las afueras del mercado observé a un charlatán que adivinaba la suerte mediante un muñequito conocido como Chumbeque contrapesado para mantenerlo vertical dentro de un gran frasco lleno de agua, al cual hacia subir o bajar a su voluntad, pude ver que el mantenía una mano sobre el frasco cubierta con una franela de tal manera que no se observara su manipuleo, eso lo deduje y lo repetí en la casa usando un frasco vacio de los que traían mermelada. Y el muñeco un frasquito en los que venía la penicilina, el contrapeso fue muy fácil un pedazo de alambre de los usados como fusible en la caja de entrada de la electridad.
Usando como membrana el jebe de un globo reventado, un frasco vacio de mermelada y como muñequito un frasquito pequeño en los que venían los inyectables pude hacer uno que funcionaba muy bien. Más adelante me enteré era el Diablito de Descartes o Ludión.

Mi entretenimiento favorito era la lectura de la colección de revistas Hobby (revista argentina de manualidades) que despertaba mi curiosidad, porque en ella encontraba la explicación de muchos fenómenos y los planos con instrucciones para construir motores y me hacían soñar en algo se podía hacer con creatividad y trabajo manual.

En la primaria (Profesor Moisés Núñez Sánchez) no recuerdo que haya habido mucho relacionado con física, teníamos los cursos, cálculo (matemáticas), vida animal y vegetal (botánica y zoología) niño y la salud (anatomía). Pero lo que más me impresionó fue el aparato de Gravesande, aparato para la demostración de la dilatación térmica que el profesor nos mostro, me dejó pensando en como sucedía tal fenómeno. 
En la secundaria aparece física en los dos últimos años con el texto de Juan Tauro del Pino publicado en la imprenta del colegio militar Leoncio Prado, que al parecer es el colegio que marcaba el rumbo a todos los demás.

Recuerdo mucho cuando el profesor Jorge Giraldo nos presento una máquina electrostática de Wimshurst, daba vuelta a la manivela y entre las esferas saltaba un rayo con estruendo y todo, el seguía explicando y al tocar la máquina dio un salto porque sufrió una descarga.



También recuerdo la visita al Colegio Nacional "2 de Mayo" de Caraz en la que el profesor Lucio Huerta nos hizo demostraciones usando un carrete de Ruhmkorff.









Mi padre, maestro él, quería que yo estudiase medicina, mi madre veía esto con muy buenos ojos, su padre, mi abuelo Luís Guzmán Villa, había sido un médico que falleció a la temprana edad de 40 años víctima de la llamada pulmonía fulminante, en esos tiempos mal sin salvación. Pero un día, no recuerdo exactamente cuándo, pero me parece que estaba en segundo o tercer año de secundaría, dije a mi padre que yo quería trabajar con equipos, que quería conocer cómo funcionan los aparatos, hacer experimentos y a lo que el me respondió, “lo que tú quieres ser, es ingeniero mecánico”. En ese tiempo la física como carrera no era conocida y no había un centro de estudios en el país que se caracterizara por esa profesión, existía la Universidad de San Marcos con medicina y leyes, la Universidad Nacional de Ingeniería, con sus ingenierías, La Molina con Agronomía y por allí se escuchaba la Católica con Ingeniería Civil en la que se formaban expertos calculistas y excelentes abogados y no había más. Debido a que yo me sentía contento viendo mecanismos y explicándome de cómo funcionan las cosas, parecía lo más adecuado para mí. Eso me llevó a estudiar Ingeniería mecánica y eléctrica en la Universidad Nacional de Ingeniería, la que conocía por haberla visto en una de las estampillas de la colección de mi padre.

Eso me llevó a estudiar ingeniería y sin darme cuenta estaba metido en el mundo del estudio de la Física y también de todos los demás cursos en que la repetición de lo aprendido no se tomaba en cuenta había que comprender y poder aplicar a situaciones diversas haciendo uso de una serie de técnicas que había que aprender en base a mucha practica y paciencia.
El primer año conocí a los señores Sears y Zemansky, libro muy denso, lleno de explicaciones pero para los exámenes me ayudaban poco.

En el segundo año hicieron aparición los señores David Halliday y Robert Resnick texto que suprimía varias partes de la física clásica, pero yo pensaba en algo que me enseñara la técnica de cómo abordar situaciones, que no haya pasos misteriosos para hacer algún cambio que facilite la solución de la situación presentada. 



Me acostumbre y seguí sin mayor cuestionamiento hasta Terminar los estudios de ingeniería. Recibí el grado de Bachiller en Ingeniería Mecánica y Eléctrica el 23 de diciembre de 1965 (en ese tiempo era necesario hacer una tesis), de manos del Ingeniero Mario
Samamé Boggio en aquel entonces Rector de la UNI. Yo tenía grandes dudas sobre mí dedicación futura, si ponerme a trabajar en mantenimiento de maquinarias o en construcciones metálicas, en refinerías, en la industria pesquera o en otras afines, esos eran los trabajos más comunes en ese tiempo para un ingeniero mecánico que se iniciaba.

Un día me encontré casualmente con el profesor Sanmarquino José Wenceslao Vásquez
Rojas, profesor de física en muchas universidades quien fue mi Jefe de Prácticas en el primer curso de Física que tomé en la UNI. Mantuve una conversación con él, y me pidió que fuera jefe de prácticas de una de sus cátedras. Como solamente serían los sábados por la tarde no vi ningún inconveniente y acepté. Se trataba de un curso de física, la parte de electricidad, para la Facultad de educación de la Pontificia
Universidad Católica del Perú. Todo marchaba normalmente, hasta que un día el señor decano de la facultad, el padre San Cristóbal, me informó que el Ingeniero Hugo
Sarabia Swett quien en ese tiempo había sido encargado de organizar el recién creado
Departamento de Ciencias quería conversar conmigo. Tuvimos una reunión, hablamos de varias cosas, y al final me invitó a visitar el local de la facultad de Ingeniería en el lugar conocido como fundo Pando. Acepté, al fin y al cabo, siempre es bueno conocer.

Así es como me inicié en el mundo de la enseñanza de la Física.

Con el tiempo pude armar un compendio del material preparado para la enseñanza, este forma tres volúmenes con los nombre de Física 1, Física 2 y Física 3.

El año 2009 los volúmenes 2 y 3 son publicados en el blog de biblioteca de la Pontificia Universidad Católica del Perú.

Física 1 y Física 2 de Hugo Medina, en versión digital
Gracias al aporte del Profesor Hugo Medina, el Sistema de Bibliotecas pone a disposición de sus usuarios ambos títulos en versión digital. Aunque los dos libros no fueron publicados por el Fondo Editorial, hemos considerado importante incluirlos dentro de la colección digital del Sistema de Bibliotecas debido a la gran demanda que tienen, principalmente, entre alumnos de Estudios Generales Ciencias.
Los interesados pueden bajar el texto completo, capítulo por capitulo, en ambos casos.
Desde el catálogo en línea se puede acceder a estos recursos electrónicos buscando por autor, título o tema.
A la fecha es de amplio uso en todo el país y en universidades de Latinoamérica y España. Como a continuación se puede ver un portal de universidades chilenas.
Universidades de Chile
Física (Hugo Medina)
Textos de Física del profesor Hugo Medina Guzmán de la Pontificia Universidad Católica del Perú. Estos libros tienen por objeto brindar a los estudiantes de la Física General una ayuda para dominar los principios físicos que son la base de la tecnología moderna. Se asume que los estudiantes tienen una base de álgebra, geometría, y trigonometría. Son mucho más compactos que los libros de texto tradicionales, se proporcionan muchos ejemplos trabajados y piden resolver problemas.


En el 2010 el volumen 1 es publicado por el fondo editorial de la PUCP.

Fondo editorial de la Pontificia Universidad Católica del Perú
Título: Física 1
Autor: Medina Guzmán, Hugo 
Editor: Pontificia Universidad Católica de Perú 
isbn: 9789972429248 
Lugar de publicación: Lima, Perú 
Año: 2010 
Paginas: 320 
DDC: 530 
CDU: 53 
Descripción:
Este libro toma como punto de partida una observación experimental. A partir de allí se desarrollan los conceptos físicos que permiten interpretar esta observación utilizando la formulación matemática más sencilla.


En la actualidad 2013 estos volúmenes han sido revisados, corregidos y considerablemente aumentados, los que deseen información al respecto pueden escribir al email