Robótica Inteligente

Robótica Inteligente

Robótica Inteligente • Intenciones educativas • Objetivos • Metodología • Temario • Políticas • Concurso MiniRobótica

¿Qué es un robot?

Un robot es ... • “manipulador programable y multifuncional diseñado para mover materiales, partes, herramientas o dispositivos específicos mediante movimientos programados para realizar diferentes tareas” [Instituto de Robótica de América]

Un robot es ... • “agente activo artificial cuyo ambiente es el mundo físico” [Russell y Norvig] • “conexión inteligente de percepción a acción” [Jones y Flynn] • “una máquina programable capaz de percibir y actuar en el mundo con cierta autonomía” [Sucar]

Tipos de Robots • Robots manipuladores (brazos) • Robots móviles • Robots “híbridos” (móviles con manipulación) • Vehículos autónomos • Robots caminantes • 2 patas (humanoides) • 4/6 patas (insectos)

Un poco de historia ... • La palabra robot proviene del checo “robota” (labor,trabajo) y “robotnik” (trabajador). Fue introducida por el escritor Karel Kapek en la obra “R.U.R.” • Los primeros robots aparecen en la mitología griega y en obras de ficción: • Talos, gigante de bronze que vigilaba Creta • Golem, protector de los judíos en Praga • Frankestein • “I Robot”, Asimov (leyes de la robótica) • Películas: Robbie, Gort, Rosie, Robot, R2D2, ...

Un poco de historia ... • Primeros robots: • 1890, Tesla: vehículos radio controlados • 1940s, Wiener: dispositivo antiaéreo • 1950: tortuga electrónica • 1966, S.R.I: Shakey (primer robot móvil con IA) • 1960s, G.E., Quadruped (primeros robots de patas) • 1973, Stanford: Cart • 1975, Francia: Hilare I • 1980, C.M.U.: Rover • 1985  explosión de robots en universidades y compañías

Aplicaciones • Manufactura y manejo de materiales • Ambientes hostiles • Exploración espacial e interplanetaria • Robots de servicio • Telepresencia y realidad virtual • Mililtares y operaciones de rescate • Ambientes submarinos • Estudios fisiológicos y cognitivos • Entretenimiento y juegos

Partes de un Robot Comunicación Sensores “Inteligencia” Control Actuadores Potencia

Actuadores • Dispositivos que permiten al robot modificar el medio ambiente • Dos tipos principales: • Locomoción: cambiar la posición del robot respecto al medio ambiente • Manipulación: mover otros objetos en el medio ambiente

Locomoción • Existen dos formas básicas de locomoción: • Robots con ruedas • Robots con patas • Ruedas: • más simples y eficients, faciles de controlar • limitadas a terrenos planos • Patas: • complejas, inestables, difíciles de controlar • mayor flexibilidad para todo tipo de terreno

Manipulación • Normalmente construidos en base a una serie de segmentos con articulaciones entre ellos (como un brazo) • Tres tipos básicos de articulaciones: • Rotacionales • Cilíndricas • Prismáticas • Mayor número de articulaciones dan mayor flexibilidad (grados de libertad), pero hacen más complejo el control

Manipulación • Los manipuladores tienen en el extremo un efector final que interactua directamente con los objetos • Existen diferentes tipos de efectores dependiendo de la tarea: • pinzas • herramientas (desarmador. ...) • pistola de pintura, soldadora • “manos”

Sensores • Dispositivos que permiten al robot percibir el medio ambiente y su estado interno • Principales tipos: • “propriception” – posición y movimiento: • Codificadores en uniones de manipuladores • Odomestría en robots móviles • fuerza (bumpers) • Tactiles • Ultrasonido (sonares)

Sensores • Cámaras • Fotoreceptores • Apuntadores láser • Telémetros láser • Sensores de energía • Brújulas

Potencia • Sistema de potencia que proporcionan la energía eléctrica para la operación de las diferentes partes: electrónica, motores, sensores, etc. • Los robots manipuladores se pueden alimentar de las líneas eléctricas (fijos), mientras que los robots móviles normalmente se alimentan de baterías

Control • Provee la interfaz entre el sistema de procesamiento del robot y sus sensores y actuadores • Normalmente se realiza mediante una combinación de hardware y software • Provee una serie de comandos (subrutinas) para los programas de alto nivel del robot (“inteligencia”)

“Inteligencia” • Programas que permiten que el robot realice sus tareas • Dependiendo del tipo de robot y de la complejidad y variedad de las tareas a realizar, se tienen diferentes tipos de programas

“Inteligencia” • Algunas tareas de un robot móvil: • Integrar/interpertar la información de sus sensores • Navegación (evitar obstáculos, ir a cierto lugar - meta) • Planeación (decidir la serie de pasos para cumplir una o más metas) • Construir modelos del ambiente (mapas) • Localizarse en el mundo (en el mapa) • Reconocer lugares y/o objetos • Manipular objetos • Cominicarse con otros agentes: computadoras, otros robots, personas

“Inteligencia” • Modelos del ambiente: mapa • Un mapa es una representación del espacio que indica los lugares libres y ocupados que ayudan a navegar al robot, y posiblemente objetos y lugares específicos (marcas) • Tipos de mapas: • Decomposición espacial • Representaciones geométricas • Representaciones topológicas

“Inteligencia” • Ejemplos de integración sensorial, construcción de mapas y navegación Mapas de celdas probabilísticos

“Inteligencia” • Ejemplo de robot construyendo un mapa

Comunicación • En diversas aplicaciones es necesario que el robot se comunique con otros agentes • Tipos de comunicación: • Telecontrol: programación y control a distancia • Coordinación: comunicación con robots u otras máquinas para realizar tareas conjuntas • Interacción humano-robot: comunicación con personas para recibir comandos o dar información

Comunicación • Ejemplo de telecontrol via Internet Robot móvil Observador Servidor Internet

Comunicación • Ejemplo de comandos gestuales

Áreas del conocimiento • Ingeniería mecánica • Ingeniería eléctrica / electrónica • Control • Computación • Inteligencia artificial • Matemáticas • Psicología, zoología, neurociencias

Referencias • [Jones, Flynn] Cap. 1 • [Russell, Norvig] Cap. 25 • [Dudek, Jenkin] Cap. 1

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