rabotica y base de datos
Robótica
La
Robótica
es la rama de la tecnología que se dedica al diseño, construcción,
operación, disposición estructural, manufactura y aplicación de los
robots.
1 2 La robótica combina diversas disciplinas como son: la
mecánica, la
electrónica, la
informática, la
inteligencia artificial y la
ingeniería de control.
3 Otras áreas importantes en robótica son el
álgebra, los
autómatas programables y las
máquinas de estados.
El término
robot se popularizó con el éxito de la obra
RUR (Robots Universales Rossum), escrita por
Karel Capek en 1920. En la traducción al inglés de dicha obra, la palabra checa
robota, que significa
trabajos forzados, fue traducida al inglés como
robot.
Historia de la robótica
La historia de la robótica va unida a la construcción de
"artefactos", que trataban de materializar el deseo humano de crear
seres a su semejanza y que lo descargasen del trabajo. El ingeniero
español
Leonardo Torres Quevedo (GAP) (que construyó el primer
mando a distancia para su automóvil mediante
telegrafía sin hilo, el ajedrecista automático, el primer
transbordador aéreo y otros muchos ingenios) acuñó el término "
automática" en relación con la teoría de la automatización de tareas tradicionalmente asociadas
Karel Čapek, un escritor
checo, acuñó en
1921 el término "Robot" en su obra dramática "Rossum's Universal Robots / R.U.R.", a partir de la palabra
checa robota, que significa servidumbre o trabajo forzado. El término robótica es acuñado por
Isaac Asimov, definiendo a la ciencia que estudia a los robots. Asimov creó también las
Tres Leyes de la Robótica. En la
ciencia ficción el hombre ha imaginado a los
robots visitando nuevos mundos, haciéndose con el poder, o simplemente aliviando de las labores caseras.
| Fecha |
Importancia |
Nombre del robot |
Inventor |
| Siglo I a. C. y antes |
Descripciones de más de 100 máquinas y autómatas, incluyendo un
artefacto con fuego, un órgano de viento, una máquina operada mediante
una moneda, una máquina de vapor, en Pneumatica y Autómata de Herón de Alejandría |
Autónoma |
Ctesibio de Alexandria, Filón de Bizancio, Herón de Alexandria, y otros |
| 1206 |
Primer robot humanoide programable |
Barco con cuatro músicos robotizados |
Al Jazarí |
| c. 1495 |
Diseño de un robot humanoide |
Caballero mecánico |
Leonardo da Vinci |
| 1738 |
Pato mecánico capaz de comer, agitar sus alas y excretar. |
Digesting Duck |
Jacques de Vaucanson |
| 1800s |
Juguetes mecánicos japoneses que sirven té, disparan flechas y pintan. |
Juguetes Karakuri |
Hisashige Tanaka |
| 1921 |
Aparece el primer autómata de ficción llamado "robot", aparece en R.U.R. |
Rossum's Universal Robots |
Karel Čapek |
| 1930s |
Se exhibe un robot humanoide en la Exposición Universal entre los años 1939 y 1940 |
Elektro |
Westinghouse Electric Corporation |
| 1948 |
Exhibición de un robot con comportamiento biológico simple5 |
Elsie y Elmer |
William Grey Walter |
| 1956 |
Primer robot comercial, de la compañía Unimation fundada por George Devol y Joseph Engelberger, basada en una patente de Devol6 |
Unimate |
George Devol |
| 1961 |
Se instala el primer robot industrial |
Unimate |
George Devol |
| 1963 |
Primer robot "palletizing"7 |
Palletizer |
Fuji Yusoki Kogyo |
| 1973 |
Primer robot con seis ejes electromecánicos |
Famulus |
KUKA Robot Group |
| 1975 |
Brazo manipulador programable universal, un producto de Unimation |
PUMA |
Victor Scheinman |
| 2000 |
Robot Humanoide capaz de desplazarse de forma bípeda e interactuar con las personas |
ASIMO |
Honda Motor Co. Ltd |
Clasificación de los robots
Según su cronología
La que a continuación se presenta es la clasificación más común:
Manipuladores. Son sistemas mecánicos multifuncionales con un
sencillo sistema de control, bien manual, de secuencia fija o de
secuencia variable.
Robots de aprendizaje. Repiten una secuencia de movimientos que ha
sido ejecutada previamente por un operador humano. El modo de hacerlo es
a través de un dispositivo mecánico. El operador realiza los
movimientos requeridos mientras el robot le sigue y los memoriza.
Robots con control sensorizado. El controlador es una computadora que
ejecuta las órdenes de un programa y las envía al manipulador para que
realice los movimientos necesarios.
Robots inteligentes. Son similares a los anteriores, pero además
poseen sensores que envían información a la computadora de control sobre
el estado del proceso. Esto permite una toma inteligente de decisiones y
el control del proceso en tiempo real.
Según su arquitectura
La arquitectura, es definida por el tipo de configuración general del
Robot, puede ser metamórfica. El concepto de metamorfismo, de reciente
aparición, se ha introducido para incrementar la flexibilidad funcional
de un Robot a través del cambio de su configuración por el propio Robot.
El metamorfismo admite diversos niveles, desde los más elementales
(cambio de herramienta o de efecto terminal), hasta los más complejos
como el cambio o alteración de algunos de sus elementos o subsistemas
estructurales. Los dispositivos y mecanismos que pueden agruparse bajo
la denominación genérica del Robot, tal como se ha indicado, son muy
diversos y es por tanto difícil establecer una clasificación coherente
de los mismos que resista un análisis crítico y riguroso. La subdivisión
de los Robots, con base en su arquitectura, se hace en los siguientes
grupos: poliarticulados, móviles, androides, zoomórficos e híbridos.
Es un grupo están los Robots de muy diversa forma y configuración cuya característica común es la de ser
básicamente sedentarios (aunque excepcionalmente pueden ser guiados para efectuar desplazamientos
limitados) y estar estructurados para mover sus elementos terminales en un determinado espacio de
trabajo según uno o más sistemas de coordenadas y con un número limitado de grados de libertad. En
este grupo se encuentran los manipuladores, los Robots industriales, los Robots cartesianos y se
emplean cuando es preciso abarcar una zona de trabajo relativamente amplia o alargada, actuar sobre
objetos con un plano de simetría vertical o reducir el espacio ocupado en el suelo.
Son Robots con gran capacidad de desplazamiento, basados en carros o
plataformas y dotados de un sistema locomotor de tipo rodante. Siguen su
camino por telemando o guiándose por la información recibida de su
entorno a través de sus sensores. Estos Robots aseguran el transporte de
piezas de un punto a otro de una cadena de fabricación. Guiados
mediante pistas materializadas a través de la radiación electromagnética
de circuitos empotrados en el suelo, o a través de bandas detectadas
fotoeléctricamente, pueden incluso llegar a sortear obstáculos y están
dotados de un nivel relativamente elevado de inteligencia.
Son Robots que intentan reproducir total o parcialmente la forma y el
comportamiento cinemática del ser humano. Actualmente los androides son
todavía dispositivos muy poco evolucionados y sin utilidad práctica, y
destinados, fundamentalmente, al estudio y experimentación. Uno de los
aspectos más complejos de estos Robots, y sobre el que se centra la
mayoría de los trabajos, es el de la locomoción bípeda. En este caso, el
principal problema es controlar dinámica y coordinadamente en el tiempo
real el proceso y mantener simultáneamente el equilibrio del Robot.
Los Robots zoomórficos, que considerados en sentido no restrictivo
podrían incluir también a los androides, constituyen una clase
caracterizada principalmente por sus sistemas de locomoción que imitan a
los diversos seres vivos. A pesar de la disparidad morfológica de sus
posibles sistemas de locomoción es conveniente agrupar a los Robots
zoomórficos en dos categorías principales: caminadores y no caminadores.
El grupo de los Robots zoomórficos no caminadores está muy poco
evolucionado. Los experimentados efectuados en Japón basados en
segmentos cilíndricos biselados acoplados axialmente entre sí y dotados
de un movimiento relativo de rotación. Los Robots zoomórficos
caminadores multípedos son muy numeroso y están siendo experimentados en
diversos laboratorios con vistas al desarrollo posterior de verdaderos
vehículos terrenos, piloteando o autónomos, capaces de evolucionar en
superficies muy accidentadas. Las aplicaciones de estos Robots serán
interesantes en el campo de la exploración espacial y en el estudio de
los volcanes.
corresponden a aquellos de difícil clasificación cuya estructura se
sitúa en combinación con alguna de las anteriores ya expuestas, bien sea
por conjunción o por yuxtaposición. Por ejemplo, un dispositivo
segmentado articulado y con ruedas, es al mismo tiempo uno de los
atributos de los Robots móviles y de los Robots zoomórficos.
Base de datos
|
Este artículo o sección necesita referencias que aparezcan en una publicación acreditada, como revistas especializadas, monografías, prensa diaria o páginas de Internet fidedignas.
Puedes añadirlas así o avisar al autor principal del artículo en su página de discusión pegando: {{subst:Aviso referencias|Base de datos}} ~~~~ |
Una
base de datos o
banco de datos (en ocasiones abreviada con la sigla
BD o con la abreviatura
b. d.)
es un conjunto de datos pertenecientes a un mismo contexto y
almacenados sistemáticamente para su posterior uso. En este sentido, una
biblioteca puede considerarse una base de datos compuesta en su mayoría
por documentos y textos impresos en papel e indexados para su consulta.
Actualmente, y debido al desarrollo tecnológico de campos como la
informática y la
electrónica,
la mayoría de las bases de datos están en formato digital
(electrónico), que ofrece un amplio rango de soluciones al problema de
almacenar datos.
Existen
programas denominados
sistemas gestores de bases de datos,
abreviado SGBD, que permiten almacenar y posteriormente acceder a los
datos de forma rápida y estructurada. Las propiedades de estos SGBD, así
como su utilización y administración, se estudian dentro del ámbito de
la informática.
Las aplicaciones más usuales son para la gestión de empresas e
instituciones públicas. También son ampliamente utilizadas en entornos
científicos con el objeto de almacenar la información experimental.
Aunque las bases de datos pueden contener muchos tipos de datos,
algunos de ellos se encuentran protegidos por las leyes de varios
países. Por ejemplo, en España los datos personales se encuentran
protegidos por la
Ley Orgánica de Protección de Datos de Carácter Personal (LOPD).
Tipos de base de datos
Las bases de datos pueden clasificarse de varias maneras, de acuerdo
al contexto que se esté manejando, la utilidad de las mismas o las
necesidades que satisfagan.
Según la variabilidad de los datos almacenados
Bases de datos estáticas
Son bases de datos de sólo lectura, utilizadas primordialmente para
almacenar datos históricos que posteriormente se pueden utilizar para
estudiar el comportamiento de un conjunto de datos a través del tiempo,
realizar
proyecciones, tomar
decisiones y realizar análisis de datos para
inteligencia empresarial.
Bases de datos dinámicas
Éstas son bases de datos donde la información almacenada se modifica
con el tiempo, permitiendo operaciones como actualización, borrado y
adición de datos, además de las operaciones fundamentales de consulta.
Un ejemplo de esto puede ser la base de datos utilizada en un sistema de
información de un supermercado, una farmacia, un videoclub o una
empresa.
Según el contenido
Bases de datos bibliográficas
Sólo contienen un subrogante (representante) de la fuente primaria,
que permite localizarla. Un registro típico de una base de datos
bibliográfica contiene información sobre el autor, fecha de publicación,
editorial, título, edición, de una determinada publicación, etc. Puede
contener un resumen o extracto de la publicación original, pero nunca el
texto completo, porque si no, estaríamos en presencia de una base de
datos a texto completo (o de fuentes primarias —ver más abajo). Como su
nombre lo indica, el contenido son cifras o números. Por ejemplo, una
colección de resultados de análisis de laboratorio, entre otras.
Bases de datos de texto completo
Almacenan las fuentes primarias, como por ejemplo, todo el contenido
de todas las ediciones de una colección de revistas científicas.
Directorios
Un ejemplo son las
guías telefónicas en formato electrónico.
Bases de datos o "bibliotecas" de información química o biológica
Son bases de datos que almacenan diferentes tipos de información proveniente de la
química, las
ciencias de la vida o
médicas. Se pueden considerar en varios subtipos:
- Las que almacenan secuencias de nucleótidos o proteínas.
- Las bases de datos de rutas metabólicas.
- Bases de datos de estructura, comprende los registros de datos experimentales sobre estructuras 3D de biomoléculas-
- Bases de datos clínicas.
- Bases de datos bibliográficas (biológicas, químicas, médicas y de otros campos): PubChem, Medline, EBSCOhost.
Modelos de bases de datos
Además de la clasificación por la función de las bases de datos,
éstas también se pueden clasificar de acuerdo a su modelo de
administración de datos.
Un modelo de datos es básicamente una "descripción" de algo conocido como
contenedor de datos
(algo en donde se guarda la información), así como de los métodos para
almacenar y recuperar información de esos contenedores. Los modelos de
datos no son cosas físicas: son abstracciones que permiten la
implementación de un sistema eficiente de
base de datos; por lo general se refieren a
algoritmos, y conceptos matemáticos.
Algunos modelos con frecuencia utilizados en las bases de datos:
Bases de datos jerárquicas
En este modelo los datos se organizan en una forma similar a un árbol (visto al revés), en donde un
nodo padre de información puede tener varios
hijos. El nodo que no tiene padres es llamado
raíz, y a los nodos que no tienen hijos se los conoce como
hojas.
Las bases de datos jerárquicas son especialmente útiles en el caso de
aplicaciones que manejan un gran volumen de información y datos muy
compartidos permitiendo crear estructuras estables y de gran
rendimiento.
Una de las principales limitaciones de este modelo es su incapacidad de representar eficientemente la redundancia de datos.
Base de datos de red
Éste es un modelo ligeramente distinto del jerárquico; su diferencia fundamental es la modificación del concepto de
nodo: se permite que un mismo nodo tenga varios padres (posibilidad no permitida en el modelo jerárquico).
Fue una gran mejora con respecto al modelo jerárquico, ya que ofrecía
una solución eficiente al problema de redundancia de datos; pero, aun
así, la dificultad que significa administrar la información en una base
de datos de red ha significado que sea un modelo utilizado en su mayoría
por programadores más que por usuarios finales.
Bases de datos transaccionales
Son bases de datos cuyo único fin es el envío y recepción de datos a
grandes velocidades, estas bases son muy poco comunes y están dirigidas
por lo general al entorno de análisis de calidad, datos de producción e
industrial, es importante entender que su fin único es recolectar y
recuperar los datos a la mayor velocidad posible, por lo tanto la
redundancia y duplicación de información no es un problema como con las
demás bases de datos, por lo general para poderlas aprovechar al máximo
permiten algún tipo de conectividad a bases de datos relacionales.
Un ejemplo habitual de transacción es el traspaso de una cantidad de
dinero entre cuentas bancarias. Normalmente se realiza mediante dos
operaciones distintas, una en la que se decrementa el saldo de la cuenta
origen y otra en la que incrementamos el saldo de la cuenta destino.
Para garantizar la atomicidad del sistema (es decir, para que no
aparezca o desaparezca dinero), las dos operaciones deben ser atómicas,
es decir, el sistema debe garantizar que, bajo cualquier circunstancia
(incluso una caída del sistema), el resultado final es que, o bien se
han realizado las dos operaciones, o bien no se ha realizado ninguna.
Bases de datos relacionales
Éste es el modelo utilizado en la actualidad para modelar problemas
reales y administrar datos dinámicamente. Tras ser postulados sus
fundamentos en
1970 por
Edgar Frank Codd, de los laboratorios
IBM en
San José (California),
no tardó en consolidarse como un nuevo paradigma en los modelos de base
de datos. Su idea fundamental es el uso de "relaciones". Estas
relaciones podrían considerarse en forma lógica como conjuntos de datos
llamados "
tuplas".
Pese a que ésta es la teoría de las bases de datos relacionales creadas
por Codd, la mayoría de las veces se conceptualiza de una manera más
fácil de imaginar. Esto es pensando en cada relación como si fuese una
tabla que está compuesta por
registros (las filas de una tabla), que representarían las tuplas, y
campos (las columnas de una tabla).
En este modelo, el lugar y la forma en que se almacenen los datos no
tienen relevancia (a diferencia de otros modelos como el jerárquico y el
de red). Esto tiene la considerable ventaja de que es más fácil de
entender y de utilizar para un usuario esporádico de la base de datos.
La información puede ser recuperada o almacenada mediante "consultas"
que ofrecen una amplia flexibilidad y poder para administrar la
información.
El lenguaje más habitual para construir las consultas a bases de datos relacionales es
SQL,
Structured Query Language o
Lenguaje Estructurado de Consultas, un estándar implementado por los principales motores o sistemas de gestión de bases de datos relacionales.
Durante su diseño, una base de datos relacional pasa por un proceso al que se le conoce como
normalización de una base de datos.
Durante los años 80 la aparición de
dBASE
produjo una revolución en los lenguajes de programación y sistemas de
administración de datos. Aunque nunca debe olvidarse que dBase no
utilizaba SQL como lenguaje base para su gestión.
Bases de datos multidimensionales
Son bases de datos ideadas para desarrollar aplicaciones muy concretas, como creación de
Cubos OLAP.
Básicamente no se diferencian demasiado de las bases de datos
relacionales (una tabla en una base de datos relacional podría serlo
también en una base de datos multidimensional), la diferencia está más
bien a nivel conceptual; en las bases de datos multidimensionales los
campos o atributos de una tabla pueden ser de dos tipos, o bien
representan dimensiones de la tabla, o bien representan métricas que se
desean estudiar.
Bases de datos orientadas a objetos
Este modelo, bastante reciente, y propio de los
modelos informáticos orientados a objetos, trata de almacenar en la base de datos los
objetos completos (estado y comportamiento).
Una base de datos orientada a objetos es una base de datos que
incorpora todos los conceptos importantes del paradigma de objetos:
- Encapsulación - Propiedad que permite ocultar la información al resto de los objetos, impidiendo así accesos incorrectos o conflictos.
- Herencia - Propiedad a través de la cual los objetos heredan comportamiento dentro de una jerarquía de clases.
- Polimorfismo - Propiedad de una operación mediante la cual puede ser aplicada a distintos tipos de objetos.
En bases de datos orientadas a objetos, los usuarios pueden definir
operaciones sobre los datos como parte de la definición de la base de
datos. Una operación (llamada función) se especifica en dos partes. La
interfaz (o signatura) de una operación incluye el nombre de la
operación y los tipos de datos de sus argumentos (o parámetros). La
implementación (o método) de la operación se especifica separadamente y
puede modificarse sin afectar la interfaz. Los programas de aplicación
de los usuarios pueden operar sobre los datos invocando a dichas
operaciones a través de sus nombres y argumentos, sea cual sea la forma
en la que se han implementado. Esto podría denominarse independencia
entre programas y operaciones.
SQL:2003, es el estándar de SQL92 ampliado, soporta los conceptos orientados a objetos y mantiene la compatibilidad con SQL92.
Bases de datos documentales
Permiten la indexación a texto completo, y en líneas generales
realizar búsquedas más potentes. Tesaurus es un sistema de índices
optimizado para este tipo de bases de datos.
Bases de datos deductivas
Un sistema de base de datos deductiva, es un sistema de base de datos
pero con la diferencia de que permite hacer deducciones a través de
inferencias. Se basa principalmente en reglas y hechos que son
almacenados en la base de datos. Las bases de datos deductivas son
también llamadas bases de datos lógicas, a raíz de que se basa en lógica
matemática. Este tipo de base de datos surge debido a las limitaciones
de la Base de Datos Relacional de responder a consultas recursivas y de
deducir relaciones indirectas de los datos almacenados en la base de
datos.
Lenguaje
Utiliza un subconjunto del lenguaje Prolog llamado Datalog el cual es
declarativo y permite al ordenador hacer deducciones para contestar a
consultas basándose en los hechos y reglas almacenados.
Ventajas
- Uso de reglas lógicas para expresar las consultas.
- Permite responder consultas recursivas.
- Cuenta con negaciones estratificadas
- Capacidad de obtener nueva información a través de la ya almacenada en la base de datos mediante inferencia.
- Uso de algoritmos de optimización de consultas.
- Soporta objetos y conjuntos complejos.
Desventajas
- Crear procedimientos eficaces de deducción para evitar caer en bucles infinitos.
- Encontrar criterios que decidan la utilización de una ley como regla de deducción.
- Replantear las convenciones habituales de la base de datos.
Fases
- Fase de Interrogación: se encarga de buscar en la base de
datos informaciones deducibles implícitas. Las reglas de esta fase se
denominan reglas de derivación.
- Fase de Modificación: se encarga de añadir a la base de datos
nuevas informaciones deducibles. Las reglas de esta fase se denominan
reglas de generación.
Interpretación
Encontramos dos teorías de interpretación de las bases de datos deductivas:
- Teoría de Demostración: consideramos las reglas y los hechos como axiomas.
Los hechos son axiomas base que se consideran como verdaderos y no
contienen variables. Las reglas son axiomas deductivos ya que se
utilizan para deducir nuevos hechos.
- Teoría de Modelos: una interpretación es llamada modelo
cuando para un conjunto específico de reglas, éstas se cumplen siempre
para esa interpretación. Consiste en asignar a un predicado todas las
combinaciones de valores y argumentos de un dominio de valores
constantes dado. A continuación se debe verificar si ese predicado es
verdadero o falso.
Mecanismos
Existen dos mecanismos de inferencia:
- Ascendente: donde se parte de los hechos y se obtiene nuevos aplicando reglas de inferencia.
- Descendente: donde se parte del predicado (objetivo de la
consulta realizada) e intenta encontrar similitudes entre las variables
que nos lleven a hechos correctos almacenados en la base de datos.
Gestión de bases de datos distribuida (SGBD)
La base de datos y el software SGBD pueden estar distribuidos en múltiples sitios conectados por una red. Hay de dos tipos:
1. Distribuidos homogéneos: utilizan el mismo SGBD en múltiples sitios.
2. Distribuidos heterogéneos: Da lugar a los SGBD federados o
sistemas multibase de datos en los que los SGBD participantes tienen
cierto grado de autonomía local y tienen acceso a varias bases de datos
autónomas preexistentes almacenados en los SGBD, muchos de estos emplean
una arquitectura cliente-servidor.
Estas surgen debido a la existencia física de organismos
descentralizados. Esto les da la capacidad de unir las bases de datos de
cada localidad y acceder así a distintas universidades, sucursales de
tiendas, etcétera.
