ENTORNO TECNOLOGICO
La mecatrónica revoluciona la industria
La mecatrónica -acrónimo de mecánica y electrónica- es la combinación sinérgica de las ingenierías mecánica, electrónica, informática y de control; esta última con frecuencia se omite, pues es considerada dentro de alguna de las dos anteriores, pero es importante destacarla por el importante papel que el control juega en la mecatrónica. Todo esto pensando en el diseño de productos y en procesos de manufactura con miras a formar el ingeniero de este milenio.
Esta disciplina tecnológica es cada vez más frecuente en el diseño, fabricación y mantenimiento de innumerable variedad de productos y procesos de la ingeniería.
Entre los aspectos más relevantes de la mecatrónica podemos mencionar a los sensores y transductores de todo tipo, el acondicionamiento de señales, los sistemas de presentación de datos, los sistemas neumáticos e hidráulico, los componentes de actuación mecánica y accionamiento eléctrico, los modelos de sistemas básicos, las respuestas dinámicas de sistemas, los controladores de lazo cerrado, la lógica digital, la tecnología de desarrollo de microprocesadores, el lenguaje ensamblador, los controladores de lógica programable, entre muchos campos más.
La mecatrónica está centrada en mecanismos, componentes electrónicos y módulos de computación, los cuales combinados hacen posible la generación de sistemas más flexibles, versátiles, económicos, fiables y simples.
La palabra mecatrónica fue acuñada por el ingeniero Tetsuro Moria mientras trabajaba en la compañía japonesa Yaskawa, en 1969. Y es en Japón donde ha tenido un importante papel el establecimiento y desarrollo del campo de la mecatrónica.
El propósito fundamental de este campo de ingeniería interdisciplinaria es el estudio de los autómatas desde una perspectiva ingenieril y ser de utilidad a sistemas híbridos de control como los de producción, robots de exploración planetaria, subsistemas automovilísticos como sistemas antibloqueo, asistentes de giro y equipamientos de todos los días, como cámaras fotográficas de autoenfoque, video, discos rígidos, lectoras de disco compacto, máquinas lavadoras, etcétera.
En un principio se le definió como la integración de la mecánica y la electrónica en una máquina o producto, pero luego se consolidó como una especialidad de la ingeniería e incorporó otros elementos como los sistemas de computación, los desarrollos de la microelectrónica, la inteligencia artificial, la teoría de control y otros relacionados con la informática.
Aunque la robótica forma parte de la mecatrónica, el propósito de esta nueva ingeniería no es sólo fabricar robots, sino lo que los expertos denominan "productos inteligentes", es decir, capaces de procesar información para su funcionamiento, gracias a la instalación de dispositivos y sensores electrónicos especiales.
La información en un producto mecatrónico llega a un conjunto de sensores electrónicos instalados en los aparatos, que van a un sistema especial que la procesa y manda las órdenes a través de lo que se conoce como un actuador, que en muchas máquinas es un motor.
Actualmente usted puede tener en su casa gran variedad de productos y electrodomésticos de sistemas mecatrónicos. Ya pasó la época en que las caseteras dejaban enredar eternamente la cinta en sus cabezas, en que usted se desgastaba midiendo el agua y el jabón para lavar la ropa o graduando constantemente el aire acondicionado.
Ahora estos aparatos inteligentes, fabricados con ingeniería mecatrónica, están dotados de sistemas procesadores de información, como chips o microcomputadoras, que les permiten funcionar autónomamente, de acuerdo con las condiciones del medio, y además avisar cuando algo anda mal.
Algunos otros ejemplos son las secadoras inteligentes, los juguetes y las máquinas de juego, los robots, las máquinas de control numérico, los cajeros electrónicos, las sillas de ruedas que reconocen comandos de voz, los marcapasos, las prótesis, los órganos artificiales, los automóviles equipados con sistemas de encendido electrónico, suspensión activa, control de ruido y emisión de gases, entre otros
Los productos hechos con ingeniería mecatrónica poseen mecanismos de alta precisión; son controlados por dispositivos electrónicos reprogramables para que funcionen en diferentes condiciones; hacen uso óptimo de los materiales y energía que consumen; los diseños son más estéticos y ergonómicos y tienen lo que se podría llamar una relación inteligente con el medio ambiente.
La mecatrónica es una ingeniería concurrente y paralela, y con una nueva concepción de diseño, es decir, que implica que las etapas de los diferentes procesos de producción se realicen en forma simultánea.
Un ingeniero mecatrónico debe estar preparado para diseñar y desarrollar máquinas, equipos, procesos o productos de consumo de alta tecnología; seleccionar y poner en funcionamiento equipos y soluciones tecnológicas a gran escala, de bajo costo y en relación con la ecología, y desarrollar y utilizar programas de computadora para aplicaciones en automatización de equipos, máquinas y procesos industriales.
En los 10 años recientes comenzaron a aparecer carreras universitarias con el nombre de mecatrónica, en países como Inglaterra y Finlandia, donde esta especialidad de la ingeniería está muy avanzada. Actualmente existen programas semejantes en Estados Unidos, Japón y algunas naciones de Europa y América Latina. Curiosamente, aunque Japón es el tiene los mayores y mejores laboratorios de mecatrónica, no es el que más programas universitarios ofrece.
En América Latina la mecatrónica entró por Brasil, en la Universidad de Sao Paulo, donde se creó el primer programa de pregrado de esta especialidad. Algunas facultades de mecánica y electrónica en Colombia, Argentina, México y Estados Unidos ofrecen ya carreras y especialidades en el campo de la mecatrónica.
La ingeniería mecánica y la electrónica tendrán entonces que reformularse, pues es evidente que sentirán el impacto de la mecatrónica. Se requieren individuos con amplias habilidades en ingeniería, y equipos bien integrados, cuyos miembros traigan una apreciación general de la amplitud del campo tecnológico, tanto como de su propio campo de especialización. Al cabo éstas no son las clases de ingenieros que nuestra tradicional educación en ingeniería (disciplinas separadas) ha estado produciendo.
Ha sido un largo trecho desde que en 1920 el escritor checo Karl Capek adaptó el término "robota" -que significa "siervo" o "trabajador forzado"- en su obra Rossum's universal robots para referirse a cualquier máquina capaz de realizar tareas inteligentes. Luego, durante los años 40, el genial Isaac Asimov expandiría el concepto hasta forjar la robótica, cuyos personajes pueblan muchas de sus historias.
Fueron ellas las que probablemente alimentaron la imaginación de Joseph Engelberger, que en 1961 presentó el primer brazo mecánico para automatizar líneas de producción. Pero el camino de quien es considerado el padre de la robótica no fue fácil: 46 empresas -incluyendo a General Motors e IBM- rechazaron su idea antes de que una compañía ferroviaria aceptara financiarlo.
Algunos analistas proyectan que el desarrollo de la robótica se asemejará mucho al de las computadoras. Máquinas inicialmente de alto costo y prestaciones limitadas, pero cuyos componentes bajan de precio hasta convertirse en un producto masivo, con una capacidad infinitamente mayor que sus antecesores.
La robótica inteligente autónoma es un enorme campo de estudio multidisciplinario, que se apoya esencialmente en la ingeniería (mecánica, eléctrica, electrónica e informática) y las ciencias (física, anatomía, sicología, biología, zoología, etología, etcétera). Se refiere a sistemas automáticos de alta complejidad que presentan una estructura mecánica articulada -gobernada por un sistema de control electrónico- y características de autonomía, fiabilidad, versatilidad y movilidad.
En estos momentos de explosión tecno-digital, al menos seis campos de investigación estructuran la robótica avanzada: la que relaciona al robot con su entorno, la conductual, la cognitiva, la epigenética o de desarrollo, la evolutiva y la biorrobótica. Es un gran campo de estudio interdisciplinario. El fundamento de estas investigaciones es la ciencia cognitiva corporizada y la nueva inteligencia artificial. Su finalidad: alumbrar robots inteligentes y autónomos que razonan, se comportan, evolucionan y actúan como las personas.
En esencia, los "robots inteligentes autónomos" son sistemas dinámicos que consisten en un controlador electrónico acoplado a un cuerpo mecánico. Así, estas máquinas necesitan de adecuados sistemas sensoriales (para percibir el entorno donde se desenvuelven), de una precisa estructura mecánica adaptable (a fin de disponer de cierta destreza física de locomoción y manipulación), de complejos sistemas efectores (para ejecutar las tareas asignadas) y de avanzados sistemas de control (para llevar a cabo acciones correctivas cuando sea necesario).
Los robots llevan más de 50 años de ser reconocidos por nosotros.
Las ventas de robots industriales han ido creciendo en Estados Unidos a razón de 25 por ciento anual de acuerdo con estadísticas de 1981 a 2004. El incremento de esta tasa se debe a factores muy diversos. En primer lugar, hay más personas en la industria que tienen conocimiento de la tecnología y de su potencial para sus aplicaciones de utilidad. En segundo lugar, la tecnología de la robótica y la mecatrónica mejorará en los próximos años, de manera que hará a los robots más amistosos con el usuario, más fáciles de interconectar con otro hardware y más sencillos de instalar.