La robótica es una rama interdisciplinaria de la ingeniería y la ciencia que incluye ingeniería mecánica, ingeniería electrónica, ingeniería de la información, informática y otros. La robótica se ocupa del diseño, la construcción, el funcionamiento y el uso de robots, así como los sistemas informáticos para su control, retroalimentación sensorial y procesamiento de información.

Estas tecnologías se utilizan para desarrollar máquinas que pueden sustituir a los humanos y replicar las acciones humanas. Los robots se pueden usar en muchas situaciones y para muchos propósitos, pero hoy en día muchos se usan en entornos peligrosos (incluida la detección y desactivación de bombas), procesos de fabricación o donde los humanos no pueden sobrevivir (por ejemplo, en el espacio). Los robots pueden tomar cualquier forma, pero algunos están hechos para parecerse a los humanos en apariencia. Se dice que esto ayuda en la aceptación de un robot en ciertos comportamientos replicativos generalmente realizados por personas. Tales robots intentan replicar caminar, levantar objetos, hablar, cognición y básicamente cualquier cosa que un humano pueda hacer. Muchos de los robots actuales están inspirados en la naturaleza y contribuyen al campo de la robótica bioinspirada.

El concepto de crear máquinas que pueden operar de forma autónoma se remonta a los tiempos clásicos, pero la investigación sobre la funcionalidad y los posibles usos de los robots no creció sustancialmente hasta el siglo XX. A lo largo de la historia, se ha asumido con frecuencia que los robots algún día podrán imitar el comportamiento humano y gestionar las tareas de forma humana. Hoy en día, la robótica es un campo en rápido crecimiento, a medida que continúan los avances tecnológicos; La investigación, el diseño y la construcción de nuevos robots sirven para varios propósitos prácticos, ya sea a nivel nacional, comercial o militar. Muchos robots están diseñados para realizar trabajos que son peligrosos para las personas, como desactivar bombas, encontrar sobrevivientes en ruinas inestables y explorar minas y naufragios. La robótica también se utiliza en STEM (ciencia, tecnología, ingeniería y matemáticas) como ayuda para la enseñanza.

La robótica es una rama de la ingeniería que involucra la concepción, diseño, fabricación y operación de robots. Este campo se superpone con la electrónica, la informática, la inteligencia artificial, la mecatrónica, la nanotecnología y la bioingeniería.

Aspectos robóticos

Hay muchos tipos de robots; se utilizan en muchos entornos diferentes y para muchos usos diferentes, aunque son muy diversos en su aplicación y forma, todos ellos comparten tres similitudes básicas cuando se trata de su construcción:

Todos los robots tienen algún tipo de construcción mecánica, un marco, forma o forma diseñada para lograr una tarea particular. Por ejemplo, un robot diseñado para viajar sobre tierra o barro pesado, podría usar orugas. El aspecto mecánico es principalmente la solución del creador para completar la tarea asignada y tratar con la física del entorno que lo rodea. La forma sigue la funcion.
Los robots tienen componentes eléctricos que alimentan y controlan la maquinaria. Por ejemplo, el robot con orugas de oruga necesitaría algún tipo de poder para mover las huellas del rastreador. Esa energía viene en forma de electricidad, que tendrá que viajar a través de un cable y originarse en una batería, un circuito eléctrico básico. Incluso las máquinas propulsadas con gasolina que obtienen su energía principalmente de la gasolina todavía requieren una corriente eléctrica para iniciar el proceso de combustión, por lo que la mayoría de las máquinas propulsadas con gasolina, como los automóviles, tienen baterías. El aspecto eléctrico de los robots se usa para el movimiento (a través de los motores), la detección (donde las señales eléctricas se usan para medir cosas como el calor, el sonido, la posición y el estado de la energía) y la operación (los robots necesitan cierto nivel de energía eléctrica suministrada a sus motores y Sensores para activar y realizar operaciones básicas.
Todos los robots contienen algún nivel de código de programación de computadora. Un programa es cómo un robot decide cuándo o cómo hacer algo. En el ejemplo de la oruga, un robot que necesita moverse por una carretera embarrada puede tener la construcción mecánica correcta y recibir la cantidad correcta de energía de su batería, pero no iría a ningún lado sin un programa que le indique que se mueva. Los programas son la esencia central de un robot, podría tener una excelente construcción mecánica y eléctrica, pero si su programa está mal construido, su rendimiento será muy pobre (o puede que no funcione en absoluto). Hay tres tipos diferentes de programas robóticos: control remoto, inteligencia artificial e híbridos. Un robot con programación de control remoto tiene un conjunto preexistente de comandos que solo ejecutará cuando reciba una señal de una fuente de control, típicamente un ser humano con un control remoto. Quizás sea más apropiado ver los dispositivos controlados principalmente por comandos humanos como parte de la disciplina de la automatización en lugar de la robótica. Los robots que utilizan inteligencia artificial interactúan con su entorno por sí solos sin una fuente de control, y pueden determinar las reacciones a los objetos y problemas que encuentran utilizando su programación preexistente. Hybrid es una forma de programación que incorpora funciones AI y RC.

Aplicaciones
A medida que más y más robots están diseñados para tareas específicas, este método de clasificación se vuelve más relevante. Por ejemplo, muchos robots están diseñados para trabajos de ensamblaje, que pueden no ser fácilmente adaptables para otras aplicaciones. Se denominan como «robots de montaje». Para la soldadura de costura, algunos proveedores proporcionan sistemas completos de soldadura con el robot, es decir, el equipo de soldadura, junto con otras instalaciones de manejo de materiales como giradiscos, etc., como una unidad integrada. Un sistema robótico integrado de este tipo se denomina «robot de soldadura», aunque su unidad manipuladora discreta podría adaptarse a una variedad de tareas. Algunos robots están diseñados específicamente para la manipulación de cargas pesadas y están etiquetados como «robots de servicio pesado».

Las aplicaciones actuales y potenciales incluyen:

Robots militares
Caterpillar planea desarrollar máquinas controladas a distancia y espera desarrollar robots pesados ​​totalmente autónomos para 2021. Algunas grúas ya tienen control remoto.
Se demostró que un robot puede realizar una tarea de pastoreo.
Los robots se utilizan cada vez más en la fabricación (desde la década de 1960). En la industria automotriz, pueden representar más de la mitad de la «mano de obra». Incluso hay fábricas «apagadas», como una fábrica de fabricación de teclados IBM en Texas que está 100% automatizada.
Robots como HOSPI se utilizan como mensajeros en hospitales (robot de hospital). Otras tareas hospitalarias realizadas por robots son recepcionistas, guías y ayudantes de porteadores.
Los robots pueden servir como camareros y cocineros, también en casa. Boris es un robot que puede cargar un lavaplatos. Rotimatic es un aparato de cocina robótica que cocina panes planos automáticamente.
Combate de robots por deporte: pasatiempo o evento deportivo donde dos o más robots luchan en una arena para desactivarse entre sí. Esto se ha desarrollado desde un pasatiempo en la década de 1990 hasta varias series de televisión en todo el mundo.
Limpieza de áreas contaminadas, como residuos tóxicos o instalaciones nucleares.
Robots agrícolas (AgRobots).
Robots domésticos, limpieza y cuidado de personas mayores.
Robots médicos que realizan una cirugía poco invasiva.
Robots domésticos de uso pleno.
Nanorobots
Robótica de enjambre

Componentes

Fuente de alimentación
En la actualidad, la mayoría de las baterías (de plomo-ácido) se utilizan como fuente de alimentación. Se pueden usar muchos tipos diferentes de baterías como fuente de energía para los robots. Van desde baterías de plomo-ácido, que son seguras y tienen una vida útil relativamente larga, pero son bastante pesadas en comparación con las baterías de plata-cadmio, que son mucho más pequeñas en volumen y actualmente son mucho más caras. El diseño de un robot alimentado por batería debe tener en cuenta factores como la seguridad, el ciclo de vida y el peso. También se pueden usar generadores, a menudo algún tipo de motor de combustión interna. Sin embargo, tales diseños son a menudo mecánicamente complejos y necesitan un combustible, requieren disipación de calor y son relativamente pesados. Una conexión que conecte el robot a una fuente de alimentación eliminaría la fuente de alimentación del robot por completo. Esto tiene la ventaja de ahorrar peso y espacio al mover todos los componentes de almacenamiento y generación de energía a otra parte. Sin embargo, este diseño viene con el inconveniente de tener constantemente un cable conectado al robot, que puede ser difícil de manejar. Las fuentes potenciales de energía podrían ser:

neumática (gases comprimidos)
Energía solar (utilizando la energía del sol y convirtiéndola en energía eléctrica)
hidráulica (líquidos)
volante de almacenamiento de energía
Basura orgánica (a través de la digestión anaeróbica).
nuclear

Actuacion
Los actuadores son los «músculos» de un robot, las partes que convierten la energía almacenada en movimiento. Por mucho, los actuadores más populares son los motores eléctricos que giran una rueda o engranaje, y los actuadores lineales que controlan robots industriales en fábricas. Hay algunos avances recientes en los tipos alternativos de actuadores, alimentados por electricidad, productos químicos o aire comprimido.

Motor electrico
La gran mayoría de los robots utilizan motores eléctricos, a menudo motores de CC con escobillas y sin escobillas en robots portátiles o motores de CA en robots industriales y máquinas CNC. Estos motores a menudo se prefieren en sistemas con cargas más livianas, y donde la forma predominante de movimiento es la rotación.

Actuadores lineales
Varios tipos de actuadores lineales se mueven hacia adentro y hacia afuera en lugar de girar, y con frecuencia tienen cambios de dirección más rápidos, particularmente cuando se necesitan fuerzas muy grandes, como en el caso de la robótica industrial. Por lo general, funcionan con aire comprimido y oxidado (actuador neumático) o un aceite (actuador hidráulico).

Actuadores elásticos serie
Una flexión está diseñada como parte del accionador del motor, para mejorar la seguridad y proporcionar un control robusto de la fuerza, eficiencia energética, absorción de impactos (filtrado mecánico) al tiempo que reduce el desgaste excesivo de la transmisión y otros componentes mecánicos. La inercia reflejada más baja resultante puede mejorar la seguridad cuando un robot interactúa con humanos o durante colisiones. Se ha utilizado en varios robots, especialmente en robots de fabricación avanzada y en robots humanoides ambulantes.

Músculos del aire
Los músculos artificiales neumáticos, también conocidos como músculos del aire, son tubos especiales que se expanden (generalmente hasta un 40%) cuando el aire es forzado dentro de ellos. Se utilizan en algunas aplicaciones de robot.

Alambre muscular
El alambre muscular, también conocido como aleación de memoria de forma, Nitinol® o Flexinol®, es un material que se contrae (menos del 5%) cuando se aplica electricidad. Se han utilizado para algunas aplicaciones de pequeños robots.

Polímeros electroactivos
Los EAP o EPAM son un nuevo material plástico que puede contraerse sustancialmente (hasta un 380% de tensión de activación) de la electricidad, y se han utilizado en los músculos y brazos faciales de los robots humanoides, y para permitir que los nuevos robots floten, vuelvan a nadar o caminen.

Motores piezo
Las alternativas recientes a los motores de corriente continua son los motores piezoeléctricos o los motores ultrasónicos. Estos funcionan en un principio fundamentalmente diferente, por el cual pequeños elementos piezocerámicos, que vibran miles de veces por segundo, causan un movimiento lineal o rotatorio. Existen diferentes mecanismos de funcionamiento; un tipo utiliza la vibración de los elementos piezoeléctricos para hacer avanzar el motor en un círculo o en una línea recta. Otro tipo utiliza los elementos piezoeléctricos para hacer que una tuerca vibre o para atornillar un tornillo. Las ventajas de estos motores son la resolución nanométrica, la velocidad y la fuerza disponible para su tamaño. Estos motores ya están disponibles comercialmente y se utilizan en algunos robots.

Nanotubos elásticos
Los nanotubos elásticos son una tecnología muscular artificial prometedora en el desarrollo experimental temprano. La ausencia de defectos en los nanotubos de carbono permite que estos filamentos se deformen elásticamente en varios porcentajes, con niveles de almacenamiento de energía de quizás 10 J / cm3 para los nanotubos metálicos. Los bíceps humanos podrían reemplazarse con un cable de 8 mm de diámetro de este material. Tal «músculo» compacto podría permitir que futuros robots superen y salten a los humanos.

Detectando
Los sensores permiten que los robots reciban información sobre una determinada medida del entorno, o componentes internos. Esto es esencial para que los robots realicen sus tareas y actúen sobre cualquier cambio en el entorno para calcular la respuesta adecuada. Se utilizan para diversas formas de medición, para advertir a los robots sobre seguridad o mal funcionamiento, y para proporcionar información en tiempo real de la tarea que está realizando.

Toque
Las manos robóticas y protésicas actuales reciben mucha menos información táctil que la mano humana. Una investigación reciente ha desarrollado una serie de sensores táctiles que imita las propiedades mecánicas y los receptores táctiles de las yemas de los dedos humanos. El conjunto de sensores está construido como un núcleo rígido rodeado por un fluido conductor contenido por una piel elastomérica. Los electrodos se montan en la superficie del núcleo rígido y se conectan a un dispositivo de medición de impedancia dentro del núcleo. Cuando la piel artificial toca un objeto, la trayectoria del fluido alrededor de los electrodos se deforma, produciendo cambios de impedancia que mapean las fuerzas recibidas del objeto. Los investigadores esperan que una función importante de tales puntas de los dedos artificiales sea ajustar el agarre robótico en objetos sostenidos.

Científicos de varios países europeos e Israel desarrollaron una mano protésica en 2009, llamada SmartHand, que funciona como una real, permitiendo a los pacientes escribir con ella, teclear en un teclado, tocar el piano y realizar otros movimientos finos. La prótesis tiene sensores que permiten al paciente sentir una sensación real en la punta de sus dedos.

Visión
La visión por computador es la ciencia y tecnología de las máquinas que ven. Como disciplina científica, la visión computacional se ocupa de la teoría detrás de los sistemas artificiales que extraen información de las imágenes. Los datos de imagen pueden tomar muchas formas, como secuencias de video y vistas desde cámaras.

En la mayoría de las aplicaciones prácticas de visión artificial, las computadoras están preprogramadas para resolver una tarea en particular, pero los métodos basados ​​en el aprendizaje son cada vez más comunes.

Los sistemas de visión artificial se basan en sensores de imagen que detectan la radiación electromagnética, que generalmente se presenta en forma de luz visible o infrarroja. Los sensores están diseñados utilizando física de estado sólido. El proceso por el cual la luz se propaga y se refleja en las superficies se explica utilizando la óptica. Los sensores de imagen sofisticados incluso requieren una mecánica cuántica para proporcionar una comprensión completa del proceso de formación de la imagen. Los robots también pueden equiparse con múltiples sensores de visión para poder calcular mejor la sensación de profundidad en el entorno. Al igual que los ojos humanos, los «ojos» de los robots también deben poder enfocarse en un área particular de interés y también ajustarse a las variaciones en las intensidades de la luz.

Hay un subcampo dentro de la visión por computadora donde los sistemas artificiales están diseñados para imitar el procesamiento y el comportamiento del sistema biológico, en diferentes niveles de complejidad. Además, algunos de los métodos basados ​​en el aprendizaje desarrollados dentro de la visión por computadora tienen su fondo en biología.

Otro
Otras formas comunes de detección en robótica utilizan lidar, radar y sonar.

Manipulación
Los robots necesitan manipular objetos; recoger, modificar, destruir, o de lo contrario tener un efecto. Así, las «manos» de un robot a menudo se denominan efectores finales, mientras que el «brazo» se denomina manipulador. La mayoría de los brazos de robot tienen efectores reemplazables, cada uno de ellos les permite realizar una pequeña gama de tareas. Algunos tienen un manipulador fijo que no se puede reemplazar, mientras que algunos tienen un manipulador de propósito muy general, por ejemplo, una mano humanoide. Aprender a manipular un robot a menudo requiere una retroalimentación cercana entre humanos al robot, aunque existen varios métodos para la manipulación remota de robots.

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Pinzas mecanicas
Uno de los efectores más comunes es la pinza. En su manifestación más simple, consiste en solo dos dedos que pueden abrirse y cerrarse para levantar y soltar una gama de objetos pequeños. Los dedos pueden, por ejemplo, estar hechos de una cadena con un alambre de metal que la atraviesa. Las manos que se asemejan y funcionan más como una mano humana incluyen la Mano Sombra y la mano Robonauta. Las manos que son de una complejidad de nivel medio incluyen la mano de Delft. Las pinzas mecánicas pueden venir en varios tipos, incluyendo fricción y mandíbulas abarcadoras. Las mordazas de fricción utilizan toda la fuerza de la pinza para mantener el objeto en su lugar mediante la fricción. Abrazar mandíbulas acuna el objeto en su lugar, utilizando menos fricción.

Pinzas de vacío
Las pinzas de vacío son dispositivos astrictive muy simples que pueden soportar cargas muy grandes siempre que la superficie de prensado sea lo suficientemente suave como para asegurar la succión.

Elija y coloque robots para componentes electrónicos y para objetos grandes como parabrisas de automóviles, a menudo utilizan pinzas de vacío muy simples.

Efectores de uso general
Algunos robots avanzados están empezando a usar manos totalmente humanoides, como Shadow Hand, MANUS y Schunk. Estos son manipuladores altamente diestros, con hasta 20 grados de libertad y cientos de sensores táctiles.

Locomoción

Robots rodantes
Para simplificar, la mayoría de los robots móviles tienen cuatro ruedas o una serie de pistas continuas. Algunos investigadores han intentado crear robots con ruedas más complejos con solo una o dos ruedas. Estos pueden tener ciertas ventajas, como mayor eficiencia y piezas reducidas, además de permitir que un robot navegue en lugares confinados que un robot de cuatro ruedas no podría.

Robots equilibradores de dos ruedas
Los robots de equilibrio generalmente usan un giroscopio para detectar cuánto está cayendo un robot y luego mueven las ruedas proporcionalmente en la misma dirección, para contrarrestar la caída a cientos de veces por segundo, según la dinámica de un péndulo invertido. Se han diseñado muchos robots de equilibrio diferentes. Si bien el Segway no es comúnmente considerado como un robot, puede considerarse como un componente de un robot, cuando se usa como tal, el Segway se refiere a ellos como RMP (Plataforma de movilidad robótica). Un ejemplo de este uso ha sido el Robonaut de la NASA que se ha montado en un Segway.

Robots de equilibrio de una rueda
Un robot de equilibrio de una rueda es una extensión de un robot de equilibrio de dos ruedas para que pueda moverse en cualquier dirección 2D utilizando una bola redonda como su única rueda. Recientemente se han diseñado varios robots de equilibrio de una rueda, como el «Ballbot» de la Universidad Carnegie Mellon, que es la altura y el ancho aproximados de una persona, y el «BallIP» de la Universidad Tohoku Gakuin. Debido a la forma larga y delgada y la capacidad de maniobrar en espacios reducidos, tienen el potencial de funcionar mejor que otros robots en entornos con personas.

Robots orbe esféricos
Se han realizado varios intentos en robots que están completamente dentro de una bola esférica, ya sea girando un peso dentro de la bola o girando las capas externas de la esfera. Estos también se han referido como un robot orb o un robot de bola.

Robots de seis ruedas
El uso de seis ruedas en lugar de cuatro puede dar una mejor tracción o agarre en terrenos al aire libre, como tierra o césped rocoso.

Robots rastreados
Las pistas del tanque proporcionan incluso más tracción que un robot de seis ruedas. Las ruedas con orugas se comportan como si estuvieran hechas de cientos de ruedas, por lo que son muy comunes para los robots militares y al aire libre, donde el robot debe conducir en terrenos muy difíciles. Sin embargo, son difíciles de usar en interiores, como alfombras y pisos lisos. Los ejemplos incluyen el robot urbano «Urbie» de la NASA.

Caminata aplicada a los robots.
Caminar es un problema difícil y dinámico de resolver. Se han fabricado varios robots que pueden caminar confiablemente sobre dos patas, sin embargo, todavía no se ha hecho ninguno que sea tan robusto como un humano. Se han realizado muchos estudios sobre caminatas inspiradas en el ser humano, como el laboratorio AMBER, establecido en 2008 por el Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Texas A&M. Se han construido muchos otros robots que caminan sobre más de dos patas, debido a que estos robots son mucho más fáciles de construir. Los robots ambulantes pueden usarse para terrenos irregulares, lo que proporcionaría una mejor movilidad y eficiencia energética que otros métodos de locomoción. También se han propuesto híbridos en películas como I, Robot, donde caminan sobre dos piernas y cambian a cuatro (brazos + piernas) cuando van a una carrera de velocidad. Por lo general, los robots con dos piernas pueden caminar bien en pisos planos y ocasionalmente pueden subir escaleras. Ninguno puede caminar sobre terreno rocoso y desigual. Algunos de los métodos que se han intentado son:

Técnica ZMP
El punto de momento cero (ZMP) es el algoritmo utilizado por robots como el ASIMO de Honda. La computadora a bordo del robot intenta mantener las fuerzas de inercia totales (la combinación de la gravedad de la Tierra y la aceleración y desaceleración de la marcha), opuesta exactamente por la fuerza de reacción del piso (la fuerza del piso que empuja el pie del robot). De esta manera, las dos fuerzas se cancelan, sin dejar ningún momento (la fuerza hace que el robot gire y se caiga). Sin embargo, esto no es exactamente cómo camina un humano, y la diferencia es obvia para los observadores humanos, algunos de los cuales han señalado que ASIMO camina como si necesitara el lavabo. El algoritmo de desplazamiento de ASIMO no es estático, y se utiliza un equilibrio dinámico (ver más abajo). Sin embargo, todavía requiere una superficie lisa para caminar.

Saltando
Varios robots, construidos en la década de 1980 por Marc Raibert en el Laboratorio de Piernas del MIT, demostraron con éxito caminar muy dinámico. Inicialmente, un robot con una sola pierna y un pie muy pequeño podrían mantenerse erguidos simplemente saltando. El movimiento es el mismo que el de una persona en un palo de pogo. Cuando el robot cae hacia un lado, salta ligeramente en esa dirección para atraparse. Pronto, el algoritmo se generalizó a dos y cuatro patas. Un robot bípedo fue demostrado corriendo e incluso realizando saltos mortales. También se demostró un cuadrúpedo que podía trotar, correr, ritmo y atado. Para obtener una lista completa de estos robots, consulte la página MIT Leg Lab Robots.

Equilibrio dinámico (caída controlada)
Una forma más avanzada para que un robot camine es mediante el uso de un algoritmo de equilibrio dinámico, que es potencialmente más robusto que la técnica del Punto de Momento Cero, ya que monitorea constantemente el movimiento del robot y coloca los pies para mantener la estabilidad. Esta técnica fue demostrada recientemente por el Dexter Robot de Anybots, que es tan estable que incluso puede saltar. Otro ejemplo es el TU Delft Flame.

Dinámica pasiva
Quizás el enfoque más prometedor utiliza una dinámica pasiva en la que se utiliza el impulso de las extremidades oscilantes para una mayor eficiencia. Se ha demostrado que los mecanismos humanoides totalmente sin potencia pueden caminar por una suave pendiente, utilizando solo la gravedad para impulsarse a sí mismos. Usando esta técnica, un robot solo necesita suministrar una pequeña cantidad de potencia del motor para caminar por una superficie plana o un poco más para subir una colina. Esta técnica promete hacer que los robots caminantes sean diez veces más eficientes que los caminantes ZMP, como ASIMO.

Otros métodos de locomoción.

Volador
Un moderno avión de pasajeros es esencialmente un robot volador, con dos humanos para manejarlo. El piloto automático puede controlar el avión para cada etapa del viaje, incluido el despegue, el vuelo normal e incluso el aterrizaje. Otros robots voladores están deshabitados y se conocen como vehículos aéreos no tripulados (UAV). Pueden ser más pequeños y livianos sin un piloto humano a bordo, y volar a un territorio peligroso para misiones de vigilancia militar. Algunos incluso pueden disparar a objetivos bajo el mando. También se están desarrollando vehículos aéreos no tripulados que pueden disparar a objetivos automáticamente, sin la necesidad de un comando de un humano. Otros robots voladores incluyen los misiles de crucero, el Entomopter y el micro helicóptero Epson. Robots como Air Penguin, Air Ray y Air Jelly tienen cuerpos más ligeros que el aire, propulsados ​​por paletas y guiados por sonar.

Serpiente
Varios robots serpiente han sido desarrollados con éxito. Estos robots, que simulan la forma en que se mueven las serpientes reales, pueden navegar por espacios muy limitados, lo que significa que algún día se pueden usar para buscar personas atrapadas en edificios colapsados. El robot serpiente japonés ACM-R5 puede incluso navegar tanto en tierra como en agua.

Patinaje
Se ha desarrollado una pequeña cantidad de robots de patinaje, uno de los cuales es un dispositivo multimodo para caminar y patinar. Tiene cuatro patas, con ruedas sin motor, que pueden avanzar o rodar. Otro robot, Plen, puede usar un monopatín en miniatura o patines de ruedas, y patinar en un escritorio.

Alpinismo
Se han utilizado varios enfoques diferentes para desarrollar robots que tienen la capacidad de escalar superficies verticales. Un enfoque imita los movimientos de un escalador humano en una pared con protuberancias; ajustando el centro de masa y moviendo cada extremidad a su vez para ganar apalancamiento. Un ejemplo de esto es Capuchin, construido por el Dr. Ruixiang Zhang en la Universidad de Stanford, California. Otro enfoque utiliza el método especializado de la almohadilla de la punta de los geckos para escalar paredes, que puede funcionar en superficies lisas como el vidrio vertical. Ejemplos de este enfoque incluyen Wallbot y Stickybot. El Technology Daily de China informó el 15 de noviembre de 2008 que el Dr. Li Hiu Yeung y su grupo de investigación de New Concept Aircraft (Zhuhai) Co., Ltd. habían desarrollado con éxito un robot giónico biónico llamado «Speedy Freelander». Según el Dr. Li, el robot gecko podía subir y bajar rápidamente una variedad de muros de edificios, navegar a través de las fisuras del suelo y los muros y caminar de cabeza hacia abajo en el techo. También fue capaz de adaptarse a las superficies de vidrio liso, paredes ásperas, pegajosas o polvorientas, así como a varios tipos de materiales metálicos. También podría identificar y sortear obstáculos automáticamente. Su flexibilidad y velocidad eran comparables a un gecko natural. Un tercer enfoque es imitar el movimiento de una serpiente escalando un palo.

Natación (Piscine)
Se calcula que al nadar algunos peces se puede lograr una eficiencia de propulsión superior al 90%. Además, pueden acelerar y maniobrar mucho mejor que cualquier barco o submarino hecho por el hombre, y producir menos ruido y perturbaciones por el agua. Por lo tanto, muchos investigadores que estudian robots submarinos querrían copiar este tipo de locomoción. Ejemplos notables son el Robotic Fish G9 de Ciencias de la Computación de Essex y el Robot Tuna construido por el Institute of Field Robotics para analizar y modelar matemáticamente el movimiento thunniform. El Aqua Penguin, diseñado y construido por Festo de Alemania, copia la forma aerodinámica y la propulsión de las «aletas» delanteras de los pingüinos. Festo también ha construido el Aqua Ray y el Aqua Jelly, que simulan la locomoción de la manta ray y las medusas, respectivamente.

En 2014, iSplash-II fue desarrollado por el estudiante de doctorado Richard James Clapham y el profesor Huosheng Hu en la Universidad de Essex. Fue el primer pez robótico capaz de superar a los peces carangiformes reales en términos de velocidad máxima promedio (medida en longitudes de cuerpo / segundo) y resistencia, la duración que se mantiene la velocidad máxima. Esta construcción alcanzó velocidades de natación de 11.6BL / s (es decir, 3.7 m / s). La primera versión, iSplash-I (2014) fue la primera plataforma robótica para aplicar un movimiento de natación carangiforme de cuerpo entero que se encontró que aumentaba la velocidad de natación en un 27% con respecto al enfoque tradicional de una forma de onda confinada posterior.

Navegación
Los robots de veleros también se han desarrollado para realizar mediciones en la superficie del océano. Un robot de velero típico es Vaimos construido por IFREMER y ENSTA-Bretagne. Dado que la propulsión de los robots de veleros utiliza el viento, la energía de las baterías solo se utiliza para la computadora, para la comunicación y para los actuadores (para ajustar el timón y la vela). Si el robot está equipado con paneles solares, el robot podría, en teoría, navegar para siempre. Las dos principales competiciones de robots de veleros son WRSC, que se lleva a cabo cada año en Europa, y Sailbot.

Controlar
La estructura mecánica de un robot debe ser controlada para realizar tareas. El control de un robot implica tres fases distintas: percepción, procesamiento y acción (paradigmas robóticos). Los sensores proporcionan información sobre el entorno o el propio robot (por ejemplo, la posición de sus uniones o su efector final). Esta información luego se procesa para ser almacenada o transmitida y para calcular las señales apropiadas a los actuadores (motores) que mueven el mecánico.

La fase de procesamiento puede variar en complejidad. A un nivel reactivo, puede traducir la información sin procesar del sensor directamente a los comandos del actuador. La fusión del sensor se puede usar primero para estimar los parámetros de interés (por ejemplo, la posición de la pinza del robot) a partir de datos ruidosos del sensor. Una tarea inmediata (como mover la pinza en una dirección determinada) se deduce de estas estimaciones. Las técnicas de la teoría de control convierten la tarea en comandos que impulsan los actuadores.

En escalas de tiempo más largas o con tareas más sofisticadas, el robot puede necesitar construir y razonar con un modelo «cognitivo». Los modelos cognitivos intentan representar al robot, al mundo y cómo interactúan. El reconocimiento de patrones y la visión por computadora se pueden usar para rastrear objetos. Las técnicas de mapeo se pueden utilizar para construir mapas del mundo. Finalmente, la planificación del movimiento y otras técnicas de inteligencia artificial pueden usarse para descubrir cómo actuar. Por ejemplo, un planificador puede descubrir cómo lograr una tarea sin golpear obstáculos, caerse, etc.

Niveles de autonomía
Los sistemas de control también pueden tener diferentes niveles de autonomía.

La interacción directa se utiliza para dispositivos hápticos o teleoperados, y el humano tiene un control casi completo sobre el movimiento del robot.
Los modos de asistencia al operador hacen que el operador ordene tareas de nivel medio a alto, y el robot descubra automáticamente cómo lograrlas.
Un robot autónomo puede ir sin interacción humana durante largos períodos de tiempo. Los niveles más altos de autonomía no necesariamente requieren capacidades cognitivas más complejas. Por ejemplo, los robots en plantas de ensamblaje son completamente autónomos pero operan en un patrón fijo.

Otra clasificación tiene en cuenta la interacción entre el control humano y los movimientos de la máquina.

Teleoperación. Un humano controla cada movimiento, cada cambio de actuador de la máquina está especificado por el operador.
De supervisor. Un humano especifica movimientos generales o cambios de posición y la máquina decide movimientos específicos de sus actuadores.
Autonomía a nivel de tarea. El operador especifica solo la tarea y el robot se las arregla para completarla.
Plena autonomía. La máquina creará y completará todas sus tareas sin interacción humana.

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