planificación en inteligencia artificial aplicada a la robótica

PLANIFICACIÓN EN

INTELIGENCIA ARTIFICIAL

APLICADA A LA ROBÓTICA

Planificación en IA & Robótica

Est. Daniel González Bustamante

¿Qué es un Robot?

• “Manipulador programable y multifuncionaldiseñado para mover materiales, partes,herramientas o dispositivos específicos mediantemovimientos programados para realizar diferentestareas” [Instituto de Robótica de América]

• “Agente activo artificial cuyo ambiente es el mundo físico” [Russell y Norvig]

• “Una máquina programable capaz de percibir y actuar en el mundo con cierta autonomía” [Sucar]

Áreas que Intervienen

Mecánica

ElectrónicaSistemas

Robótica

Áreas de Estudio

Tipos de Robots

• Robots autónomos

• Robots tele-operados

• Robots manipuladores (brazos)

• Robots móviles

• Robots “híbridos” (móviles con manipulación)

• Robots caminantes

– 2 patas (humanoides)

– 4/6 patas (insectos)

Ciclo de Acción de un Robot Autónomo

Interpretar

PlanificarActuar

Medir

Partes de un Robot

Arquitecturas de Software

• Organización de la generación de acciones a

partir de las percepciones del robot.

• EJEMPLO: Ir a la meta (luz) evitando los

obstáculos

Arquitectura Deliverativa

• Basada en el paradigma de sensa-planea-actua(SPA):

• Se tiene un modelo completo (mapa) del ambiente

• Se construye un plan de acción para realizar latarea basado en el modelo

• Se ejecuta el plan

Ejemplo: Arquitectura

Deliverativa

• Construir mapa del ambiente, incluyendo obstáculos y meta (dominio y problema PDDL)

• Generar un plan para ir de la posición inicial a la meta evitando los obstáculos

• Ejecutar el plan

Arquitectura Deliverativa

Ventajas:

• El tener un modelo del ambiente permite optimizar las acciones para obtener el “mejor” plan

Limitaciones:

• Necesidad de un modelo preciso del ambiente

• Altos requerimientos de cómputo y memoria

• Dificultad de operar en un mundo dinámico o desconocido

• Reacción “lenta” a situaciones imprevistas

Arquitectura Reactiva

• En el enfoque reactivo hay una conexión

directa de percepción a acción sin necesidad

de un modelo del mundo.

Explorar

Deambular

Evitar Objetos

Arquitectura Reactiva

Ventajas:

• Bajo requerimiento de cómputo, respuesta rápida

• Facilidad de desarrollo modular

• No requiere un modelo del mundo

Limitaciones:

• Difícil de extender a tareas complejas

• Limitaciones sensoriales pueden ocasionar problemas al no contar con un modelo

• No garantiza la mejor solución (óptimo)

Objetivo

• Aplicar una arquitectura híbrida entre

deliverativa y reactiva, que permita mediante

el sensado, la descripción de un problema en

PDDL, permitiendo la retroalimentación entre

robot – Planificador Indygo.

Super Cricket

Lego MindStorms

• Posee un procesador de 32 bits

• Conexión Bluetooth entre robot –PC

• 3 Servo motores para ajustar la velocidad y disponer de un control más preciso.

• Nuevo sensor visual ultrasónico capaz de responder al movimiento.

• Sensor de presión

• Sensor de luz y color mejorado capaz de diferenciar diferentes colores reales.

LEGO MINDSTORMS

Entornos de Construcción, Simulación & Programación

LejOS

• Es el entorno de desarrollo quepermite ejecutar código Java en laplataforma LEGO Mindstorms.

• Consiste en el reemplazo delFirmware del Lego NTX.

• Soporta Programación Orientada aObjetos, y posee Plugins tantopara Eclipse como para Netbeans.

Lego Mindstorms NTX 2.0 posee 256 Mb de memoria flash y 64 Kb de RAM

LejOS

import lejos.txt.LCD;

Public class HolaMundo {

LCD.drawString(”Hola mundo!”, 2, 2);

LCD.refresh();

while(true) {} }

}

LMS – Lego Mindstorms Simulator

• Software escrito en Java quepermite simular programasdiseñados en Lejos.

• Desarrollado en laUniversidad de Paderborn,es gratuito para usoeducativo en Escuelas yUniversidades.

• Es configurable por mediode archivos XML (Robots, elmundo, iluminación,detección, etc.)

LMS – Lego Mindstorms Simulator