Una visión de ingeniería de los robots con Saeed Niku

‘Introduction to robotics‘ es un libro técnico y de ingeniería, un libro donde se explican de forma detallada y rigurosa los fundamentos de la robótica (sobre todo robótica industrial) con especial foco en la mecánica: cinemática y dinámica de los robots aunque también con importantes incursiones en los aspectos de control. Un libro no de divulgación sino de estudio y claramente orientado a su uso como libro de texto universitario.

El contenido se estructura en doce capítulos, a saber:

1. Fundamentals: Proporciona algunas ideas preliminares básicas incluyendo definiciones, una referencia histórica de la robótica, componentes y características de un robot, lenguajes de programación y aplicaciones.
2. Kinematics of Serial Robots: Position Analysis: El primero de varios capítulos dedicados a la cinemática (movimientos, trayectorias, velocidades, etc) asociada a los robots. En concreto, este capítulo se centra en los llamados robots serie (robots de bucle abierto, sin realimentación) y de ellos se explican las representaciones de coordenadas, transformaciones análisis de posición y orientación así como la denominada representación Denavit-Hartenberg de la cinemática de un robot en cinemática tanto directa (cálculo de la posición y orientación del extremo a partir de las longitudes de los segmentos y ángulos de las articulaciones) como inversa (cálculo de ángulos para conseguir una posición del extremo dada).
3. Robot Kinematics with Screw-Based Mechanics: Ofrece otro enfoque diferente de la cinemática de los robots serie, en este caso basada en la denominada mecánica basada en el tornillo, entendiendo por tornillo un plano inclinado enrollado alrededor de un cilindro, como ocure en la rosca de un tornillo real.
4. Kinematics Analysis of Parallel Robots: Pasa ahora de los robots serie a los robots paralelos (robots en bucle cerrado, en los que existe realimentación y, además, una estructura que disminuye las deflecciones) mostrando el análisis de varios tipos de estos robots (planares, espaciales, etc).
5. Diferential Motions and Velocities: Sigue profundizando en el análisis cinemático, ahora con el análisis de velocidad y movimientos diferenciales (movimientos muy pequeños que, al dividirlos por pequeños incrementos de tiempo, nos dan como resultado una velocidad).
6. Dynamic and Force Analysis: Pasamos de la cinemática a la dinámica, incluyendo el análisis de fuerzas y usando la mecánica Lagrangiana como base.
7. Trajectory Planning: Presenta métodos para la planificación de trayectorias tanto en el espacio cartesiano como en el de las articulaciones.
8. Motion Control Systems: Cubre los aspectos fundamentales de la ingeniería de control, incluyendo, por ejemplo, los controles proporcional, derivativo e integral. También se incluye una introducción a los sistemas digitales, los no lineales y los de múltiples entradas y salidas (MIMO, Multiple Input, Multiple Output).
9. Actuators and Drive Systems: Se muestran diferentes clases de actuadores incluyendo dispositivos hidráulicos, motores eléctricos, dispositivos neumáticos asi como otros actuadores más novedososo. Además, se estudia el control de estos actuadores mediante microprocesadores. Sin tratarse de un libro sobre mecatrónica sí cubre muchos aspectos de esta disciplina.
10. Sensors: Un panorama de los sensores usados en los robots y aplicaciones robóticas.
11. Image Processing and Analysis with Vision Systems: Aborda los sistemas de visión incluyendo diferentes técnicas para el procesado y análisis de imágenes.
12 Fuzzy Logic Control: Un último capítulo dedicado a la lógica difusa y sus aplicaciones en control mediante microprocesador y robótica.

Además, cada capítulo incluye numerosos ejercicios resueltos y, al final, referencias bibliográficas y lo que se denominan proyectos que son ejercicios para el lector/estudiante. Un planteamiento, como se ve, muy propio de ingeniería mecánica y de control.
‘Introduction to robotics‘ es, pues, un buen libro, puede que incluso un muy buen libro, pero no para el disfrute propiamente dicho, sino para un estudio largo y concienzudo con orientación claramente técnica y de ingeniería.

Saeed Niku

(Fuente: Traducción y elaboración propia de su ficha miembro del comité editorial de ‘Journal of Robotics and Automation’

El doctor Saeed Niku es profesor en el Departamento de Ingeniería Mecánica en California Polytechnic State University en San Luis Obispo, California.

Obtuvo su grado en la Universidad Politécnica de Teherán (1975), su Máster en Stanford University (1976) y su doctorado en la Universidad de California en Davis (1982) todos ellos en ingeniería mecánica.

Saeed es un Ingeniero Profesional registrado en el Estado de California y un Fulbright Specialist Scholar (India, 2014).

Desde 1983 ha ejercido la docencia e investigación en Cal Poly donde ha impartido clases de diseño, robótica y mecánica.

Ha escrito ‘Introduction to Robotics‘ (2020), ‘Creative Design of Products and Systems‘ (2009) y ‘Engineering principles of Everyday Life for Non-Engineers‘ (2016).

Sus intereses investigadores incluyen robots y sistemas de visión, mecánica, biomecánica y desarrollo de dispositivos para discapacitados.

Puedes saber más del autor visitando su ficha en Cal Poly.