Robótica: Área clave y estratégica

Robótica representa un área del conocimiento multidisciplinaria científico-tecnológica que aborda la investigación y desarrollo de robots en todas sus variantes y aplicaciones. Hoy en día se ha posicionado como área clave y estratégica para México, con un amplio espectro de aplicaciones en la industria, ciencia y tecnología. En medicina tiene enormes repercusiones: fisioterapia asistida por robots, quirófanos robotizados, asistencia robotizada a personas con capacidades diferentes. Otras aplicaciones más se encuentran en aspectos de servicios comerciales y doméstico.

Durante los últimos 50 años, la robótica ha incursionado en la industria, centros de investigación, universidades y hospitales. Actualmente existen industrias completamente automatizadas a través de robots, ya que incrementan la productividad y mejoran la calidad. Podemos observar robots de soldadura y pintura para automóviles, robots móviles programados para transportar instrumental quirúrgico en hospitales, para reconocimiento y exploración del espacio y en mantos acuíferos, limpieza del hogar, etcétera. No obstante, el área de estudio y desarrollo de dispositivos robóticos es joven y en constante crecimiento.

La robótica es una disciplina científica multidisciplinaria que aborda la investigación y el desarrollo de una clase particular de sistemas mecánicos denominados robots, los cuales llevan a cabo una amplia variedad de aplicaciones industriales, científicas, domésticas y comerciales. Históricamente, el término robot proviene de la palabra checa robota, que significa trabajo; fue introducido en nuestro vocabulario por el dramaturgo Karel Capek en 1921 en su novela satírica Rossum’s Universal Robots, donde describe al robot como una máquina con apariencia humana que sustituye a los seres humanos para ejecutar tareas sin descanso; sin embargo, los robots se vuelven contra sus creadores tratando de conquistar a la raza humana. Esta novela tuvo gran éxito y fue puesta en escena en las ciudades de Praga, París, Londres y Nueva York (la versión moderna de la obra de Capek es la película Yo, robot). Desde entonces, a los sistemas mecánicos que operan con algún grado de libertad se les conoce como robots.

Figura 1: Robótica, área científica multidisciplinaria

Figura 1: Robótica, área científica multidisciplinaria

Los robots representan nuevas fronteras para el desarrollo y bienestar de la sociedad. Son sinónimo de modernización tecnológica y han representado un factor clave en la economía mundial.

La naturaleza multidisciplinaria de la robótica permite involucrar áreas de las ciencias exactas (física y matemáticas) e ingenierías tales como electrónica, computación, control automático e inteligencia artificial, entre otras más (ver figura 1). Sin embargo, a pesar de que la robótica es de naturaleza experimental, sustenta sus resultados con estricto rigor científico.

Con el cambio de mileno, desde el año 2000 se ha tenido de manera sistemática un crecimiento anual de 25 mil robots. Los principales países usuarios de robots son Estados Unidos, Japón, Alemania, Italia, Francia y China. Tan solo en el año 2008, más de un millón de robots industriales se encontraban operando en todo el mundo.

El incremento de robots en las industrias fue de 20 por ciento año con año en el periodo de 2001 a 2005. Esta tasa de crecimiento se redujo a 3 por ciento en los años 2006 a 2007 y fue menor a 3 por ciento en 2008, donde prácticamente se detuvo la inversión en robótica; debido a la reciente crisis financiera internacional, la cual llevó a  una crisis global económica. Sin embargo, desde 2010 inicia la recuperación económica mundial y con ello el incremento notable de los robots en todas las aplicaciones cotidianas.

Las principales empresas de productos y servicios del mundo tienen automatizadas sus líneas de producción a través de robots manipuladores; esto es por estrategia. Los robots como herramientas de automatización incrementan no sólo la productividad, también la calidad del servicio, haciendo que la empresa sea rentable, sustentable y competitiva en contraste con aquéllas que no tienen robots.

Las líneas de generación y aplicación de conocimiento sobre la robótica involucran: análisis y diseño de esquemas de control de movimiento, desarrollo de ambientes de programación, planificación de trayectorias, inteligencia artificial, sensores, visual servoing, coordinación, teleoperación, fuerza/impedancia, realidad virtual, medicina, juegos y simuladores, agricultura, operaciones espaciales, manufactura. Como parte de los resultados de los estudios teórico-prácticos de la robótica, su aplicación en medicina juega un papel destacado, ya que se convierte en una eficiente herramienta que permite incrementar la seguridad y exactitud en la ejecución de cirugías de alto riesgo. Por ejemplo, utilizando la técnica de terapia asistida por computadora (CAT),  la robótica no solo permite mejorar la exactitud de cortes quirúrgicos, también aprovecha la experiencia y conocimiento de los cirujanos que, por razones de la edad, han perdido la habilidad y destreza que  requieren dichas operaciones quirúrgicas (ver figura 2). De esta forma, un especialista recupera sus aptitudes a través del uso de la tecnología robótica para salvar vidas humanas.

Figura 2: Quirófano robotizado (robot da Vinci)

Figura 2: Quirófano robotizado (robot da Vinci)

Desde hace varios años se han estado empleando robots manipuladores en cirugías de alto riesgo, como por ejemplo: operaciones de los ojos, cirugías a corazón abierto, o en situaciones mucho más complejas como retirar agua del cerebro (hidrocefalia). La robótica ha revolucionado la forma de realizar cirugías complicadas. La automatización de quirófanos a través de robots garantiza mayores posibilidades de éxito en las cirugías complicadas, evitando errores humanos por cansancio o fatiga, brindando al especialista un instrumental de alta precisión y esperanza de vida a los pacientes.

La robótica coadyuva a proporcionar bienestar a la sociedad. Los robots pueden realizar aplicaciones de alto impacto para los seres humanos; por ejemplo, la fisioterapia asistida por robótica donde el paciente recobra con mayor facilidad la movilidad de sus extremidades, con eficiencia y el tiempo de recuperación es menor. Particularmente, para un cierto sector de nuestra sociedad, los robots pueden ayudar a mejorar la calidad de vida de personas discapacitadas que no pueden valerse por sí mismas.

En otras palabras, los robots se han vuelto asistentes importantes que pueden ayudar a las personas a realizar sus actividades vitales, y por lo tanto, a mejor su calidad de vida.

fernando.reyes@correo.buap.mx · azavala@ipicyt.edu.mx