monografía robótica e inteligencia artificial

CICLO II

Robtica e Inteligencia Artificial, Medio de desarrollo para el MundoMonografa Presentada Como Trabajo Final de la Asignatura de Comunicacin II Docente Asesor: Mara Alcalde Mosqueira Autores: Castilla Castillo Nicanor Quiroz Vera Bryant Ramrez Meneses Marco Snchez Castromonte Jean Sbado, 03 de Julio de 2010

NDICE

INTRODUCCIN

CAPTULO1: LA ROBTICA

1.1.- Definicin.....4 1.2.- Robots.............4 1.2.1. Tipos..........6 1.3. Futuro.........................................................................8

CAPTULO 2: INTELIGENCIA ARTIFICIAL

2.1.- Historia...11 2.2.- Definicin..........12 2.3.- Aplicaciones......12 2.4.- Evolucin...13 2.5.-Tcnicas..14 2.6.-Investigacin y desarrollo en reas de la IA.... 15

CONCLUSIONES

BIBLIOGRAFA

Robtica e Inteligencia Artificial

En este trabajo desarrollaremos los temas de Robtica e Inteligencia Artificial. Observamos que actualmente en el Per, carece de este tipo de ciencia para realizar nuevas investigaciones, por tal motivo esperamos que la monografa contribuya un poco a la realizacin de estos mtodos tecnolgicos, tanto en nuestro pas como en nuestra regin. Nuestro objetivo es tratar de explicar el concepto referente a Robtica e Inteligencia artificial y cmo influye est en la actualidad en los campos de la ciencia. Por estas razones nos planteamos la hiptesis: La Robtica e Inteligencia Artificial beneficia al mundo mediante sus aportaciones a los campos de la ciencia. En el Captulo I abordaremos el tema de robtica: su definicin, tipos, futuro de la robtica, y temas relacionados; en el captulo II trataremos sobre la Inteligencia Artificial (IA), su historia, definicin, sus aplicaciones y reas de desarrollo. Trataremos de resaltar las caractersticas principales de estos dos temas. Adems veremos cmo se fusionan estas dos ramas de la tecnologa. Ya que contribuye al avance tecnolgico de nuestro pas, impulsando nuevas tecnologas para que de esta manera nos permita llevar una vida ms fcil e informar a los estudiantes para que logren aprender este tipo de tecnologa que hoy en da est cobrando ms impulso en los pases desarrollados.

Captulo I: La Robtica

1.1.

Definicin:

El trmino robtica procede de la palabra robot. La robtica es, por lo tanto, la ciencia o rama de la ciencia que se ocupa del estudio, desarrollo y aplicaciones de los robots1. Otra definicin de robtica es el diseo, fabricacin y utilizacin de mquinas automticas programables con el fin de realizar tareas repetitivas como el ensamble de automviles, aparatos, etc. y otras actividades. Bsicamente, la robtica se ocupa de todo lo concerniente a los robots, lo cual incluye el control de motores, mecanismos automticos neumticos, sensores, sistemas de cmputos, etc. En la robtica se unen para un mismo fin varias disciplinas confluyentes, pero diferentes, como la Mecnica, la Electrnica, la Automtica, la Informtica, etc. El trmino robtica se le atribuye a Isaac Asimov. Los tres principios o leyes de la robtica segn Asimov son: Un robot no puede lastimar ni permitir que sea lastimado ningn ser humano. El robot debe obedecer a todas las rdenes de los humanos, excepto las que contraigan la primera ley. El robot debe autoprotegerse, salvo que para hacerlo entre en conflicto con la primera o segunda ley.Robtica e Inteligencia Artificial, Medio de Desarrollo para el Mundo

1.2.

Robots:

Los robots son dispositivos compuestos de sensores que reciben datos de entrada y que pueden estar conectados a la computadora. Esta, al recibir la informacin de entrada, ordena al robot que efecte una determinada accin. Puede ser que los propios robots dispongan de microprocesadores que reciben el input de los sensores y que estos microprocesadores ordenen al robot la ejecucin de las acciones para las cuales est concebido. En este ltimo caso, el propio robot es a su vez una computadora. Otras definiciones para robot son:

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Marisol Chong (2003) http://www.monografias.com/trabajos13/intar/intar.shtml

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Mquina controlada por ordenador y programada para moverse, manipular

objetos y realizar trabajos a la vez que interacciona con su entorno. Los robots son capaces de realizar tareas repetitivas de forma ms rpida, barata y precisa que los seres humanos. El trmino procede de la palabra checa robota, que significa trabajo obligatorio, fue empleado por primera vez en la obra teatral de 1921 R.U.R (Robots Universales de Rossum) por el novelista y dramaturgo checo Karel Capek. Desde entonces se ha empleado la palabra robot para referirse a una mquina que realiza trabajos para ayudar a las personas o efecta tareas difciles o desagradables para los humanos. Un robot es una manipulador multifuncional reprogramable diseado para

mover material, piezas, herramientas o dispositivos especializados a travs de movimientos programados variables para la realizacin de tareas variadas. Para realizar cualquier tarea til el robot debe interactuar con el entorno, el cual puede incluir dispositivos de alimentacin, otros robots y, lo ms importante, gente. Consideramos que la robtica abarca no solamente el estudio del robot en s, sino tambin las interfaces entre l y sus alrededores. Ingenio electrnico que puede ejecutar automticamente operaciones o

movimientos muy variados, y capaz de llevar a cabo todos los trabajos normalmente ejecutados por el nombre.Robtica e Inteligencia Artificial, Medio de Desarrollo para el Mundo

Manipulador multifuncional y reprogramable, diseado para mover

materiales, piezas, herramientas o dispositivos especiales, mediante movimientos programados y variables que permiten llevar a cabo diversas tareas. En la actualidad, los avances tecnolgicos y cientficos no han permitido todava construir un robot realmente inteligente, aunque existen esperanzas de que esto sea posible algn da. Hoy por hoy, una de las finalidades de la construccin de robots es su intervencin en los procesos de fabricacin. Estos robots, que no tienen forma humana en absoluto, son los encargados de realizar trabajos repetitivos en las cadenas de proceso de fabricacin. En una fbrica sin robots, los trabajos antes mencionados los realizan tcnicos especialistas en cadenas de produccin. Con los robots, el tcnico puede librarse de la rutina y el riesgo que sus labores comportan, con lo que la empresa gana en rapidez, calidad y precisin.

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1.2.1. Tipos: Robots impulsados neumticamente: La programacin consiste en la

conexin de tubos de plstico a unos manguitos de unin de la unidad de control neumtico. Esta unidad est formada por dos partes: una superior y una inferior. La parte inferior es un secuenciador que proporciona presin y vaco al conjunto de manguitos de unin en una secuencia controlada por el tiempo. La parte superior es el conjunto de manguitos de unin que activan cada una de las piezas mviles del robot. Son los ms simples que existen. Hay quien opina que a este tipo de mquinas no se les debera llamar robots; sin embargo, en ellas se encuentran todos los elementos bsicos de un robot: estas mquinas son programables, automticas y pueden realizar gran variedad de movimientos. Robots equipados con servomecanismos: El uso de servomecanismos va

ligado al uso de sensores, como los potencimetros, que informan de la posicin del brazo o la pieza que se ha movido del robot, una vez ste ha ejecutado una orden transmitida. Esta posicin es comparada con la que realmente debera adoptar el brazo o la pieza despus de la ejecucin de la orden; si no es la misma, se efecta un movimiento ms hasta llegar a la posicin indicada. Robots punto a punto: La programacin se efecta mediante una caja de

control que posee un botn de control de velocidad, mediante el cual se puedeRobtica e Inteligencia Artificial, Medio de Desarrollo para el Mundo

ordenar al robot la ejecucin de los movimientos paso a paso. Se clasifican, por orden de ejecucin, los pasos que el robot debe seguir, al mismo tiempo que se puede ir grabando en la memoria la posicin de cada paso. Este ser el programa que el robot ejecutar. Una vez terminada la programacin, el robot inicia su trabajo segn las instrucciones del programa. A este tipo de robots se les llama punto a punto, porque el camino trazado para la realizacin de su trabajo est definido por pocos puntos. Robots controlados por computadora: Se pueden controlar mediante

computadora. Con ella es posible programar el robot para que mueva sus brazos en lnea recta o describiendo cualquier otra figura geomtrica entre puntos preestablecidos. La programacin se realiza mediante una caja de control o mediante el teclado de la computadora. La computadora permite adems acelerar ms o menos los movimientos del robot, para facilitar la manipulacin de objetos pesados.

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Robots con capacidades sensoriales: An se pueden aadir a este tipo de

robots capacidades sensoriales: sensores pticos, codificadores, etc. Los que no poseen estas capacidades slo pueden trabajar en ambientes donde los objetos que se manipulan se mantienen siempre en la misma posicin. Los robots con capacidades sensoriales constituyen la ltima generacin de este tipo de mquinas. El uso de estos robots en los ambientes industriales es muy escaso debido a su elevado costo. Estos robots se usan en cadenas de embotellado

para comprobar si las botellas estn llenas o si la etiqueta est bien colocada. Robots mosquitos: La cucaracha metlica se arrastra con gran destreza por

la arena, como un verdadero insecto. A pesar de que Atila avanza a 2 km/h, tratando de no tropezar con las cosas, es gramo por gramo el robot ms complejo del mundo, segn su creador, Rodney Brooks. En su estructura de 1,6 kg y 6 patas, lleva 24 motores, 10 computadores y 150 sensores, incluida una cmara de video en miniatura. La experimentacin en operaciones quirrgicas

con robots abre nuevos campos tan positivos como esperanzadores. La ciruga requiere de los mdicos una habilidad, precisin y decisin muy cualificadas. La asistencia de ingenios puede complementar algunas de las condiciones que el trabajo exige. En operaciones delicadsimas, como las de cerebro, el robot

puede aportar mayor fiabilidad. ltimamente, se ha logrado utilizar estasRobtica e Inteligencia Artificial, Medio de Desarrollo para el Mundo

mquinas para realizar el clculo de los ngulos de incisin de los instrumentos de corte y reconocimiento en operaciones cerebrales; as mismo, su operatividad se extiende a la direccin y el manejo del trepanador quirrgico para penetrar el crneo y de la aguja de biopsia para tomar muestras del cerebro. Robot industrial: Nace de la unin de una estructura mecnica articulada y

de un sistema electrnico de control en el que se integra una computadora. Esto permite la programacin y control de los movimientos a efectuar por el robot y la memorizacin de las diversas secuencias de trabajo, por lo que le da al robot una gran flexibilidad y posibilita su adaptacin a muy diversas tareas y medios de trabajo, El robot industrial es pues un dispositivo multifuncional, es decir, apto para muy diversas aplicaciones, al contrario de la mquina automtica clsica, fabricada para realizar de forma repetitiva un tipo determinado de operaciones. El robot industrial se disea en funcin de diversos movimientos que debe poder ejecutar;

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es decir, lo que importa son sus grados de libertad, su campo de trabajo, su comportamiento esttico y dinmico. La capacidad del robot industrial para reconfigurar su ciclo de trabajo, unida a la versatilidad y variedad de sus elementos terminales (pinzas, garras, herramientas, etc.), le permite adaptarse fcilmente a la evolucin o cambio de los procesos de produccin, facilitando su reconversin. Los robots industriales estn disponibles en una amplia gama de tamaos, formas y configuraciones fsicas. La gran mayora de los robots comercialmente disponibles en la actualidad tienen una de estas cuatro configuraciones bsicas: Configuracin polar Configuracin cilndrica Configuracin de coordenadas cartesianas Configuracin de brazo articulado

La configuracin polar utiliza coordenadas polares para especificar cualquier posicin en trminos de una rotacin sobre su base, un ngulo de elevacin y una extensin lineal del brazo. La configuracin cilndrica sustituye un movimiento lineal por uno rotacional sobre su base, con los que se obtiene un medio de trabajo en forma de cilindro. La configuracin de brazo articulado utiliza nicamente articulaciones rotacionalesRobtica e Inteligencia Artificial, Medio de Desarrollo para el Mundo

para conseguir cualquier posicin y es por esto que es el ms verstil2.

1.3.-Futuro: A pesar de que existen muchos robots que efectan trabajos industriales, aquellos son incapaces de desarrollar la mayora de operaciones que la industria requiere. Al no disponer de unas capacidades sensoriales bien desarrolladas, el robot es incapaz de realizar tareas que dependen del resultado de otra anterior. En un futuro prximo, la robtica puede experimentar un avance espectacular con las cmaras de televisin, ms pequeas y menos caras, y con las computadoras potentes y ms asequibles. Los sensores se disearn de modo que puedan medir el espacio tridimensional que rodea al robot, as como reconocer y medir la posicin y la orientacin de los objetos y sus relaciones con el espacio. Se dispondr de un sistema de proceso2

Harold Suarez Guzman (2009) www.quizma.cl/robotica/tipos.htm

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sensorial capaz de analizar e interpretar los datos generados por los sensores, as como de compararlos con un modelo para detectar los errores que se puedan producir. Finalmente, habr un sistema de control que podr aceptar comandos de alto nivel y convertirlos en rdenes, que sern ejecutadas por el robot para realizar tareas enormemente sofisticadas. Si los elementos del robot son cada vez ms potentes, tambin tendrn que serlo los programas que los controlen a travs de la computadora. Si los programas son ms complejos, la computadora deber ser ms potente y cumplir nos requisitos mnimos para dar una respuesta rpida a la informacin que le llegue a travs de los sensores del robot. Paralelo al avance de los robots industriales era el avance de las investigaciones de los robots llamados androides, que tambin se beneficiarn de los nuevos logros en el campo de los aparatos sensoriales. De todas formas, es posible que pasen decenas de aos antes de que se vea un androide con mnima apariencia humana en cuanto a movimientos y comportamiento3.

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Captulo II: Inteligencia Artificial

2.1.-Historia: Es en los aos 50 cuando se logra realizar un sistema que tuvo cierto xito, se llam el Perceptrn de Rossenblatt. ste era un sistema visual de reconocimiento de patrones en el cual se aunaron esfuerzos para que se pudieran resolver una gama amplia de problemas, pero estas energas se diluyeron enseguida. Fue en los aos 60 cuando Alan Newell y Herbert Simn, que trabajando la demostracin de teoremas y el ajedrez por ordenador logran crear un programa llamado GPS (General Problema Solver: solucionador general de problemas). ste era un sistema en el que el usuario defina un entorno en funcin de una serie de objetos y los operadores que se podan aplicar sobre ellos. Este programa era capaz de trabajar con las torres de Hani, as como con criptoaritmtica y otros problemas similares, operando, claro est, con microcosmos formalizados que representaban los parmetros dentro de los cuales se podan resolver problemas. Lo que no poda hacer el GPS era resolver problemas ni del mundo real, ni mdicos ni tomar decisiones importantes. El GPS manejaba reglas heursticas (aprender a partir de sus propios descubrimientos) que la conducan hasta el destino deseado mediante el mtodo del ensayo y el error. En los aos 70, un equipo de investigadores dirigido por Edward FeigenbaumRobtica e Inteligencia Artificial, Medio de Desarrollo para el Mundo

comenz a elaborar un proyecto para resolver problemas de la vida cotidiana o que se centrara, al menos, en problemas ms concretos. As es como naci el sistema experto. El primer sistema experto fue el denominado Dendral, un intrprete de espectrograma de masa construido en 1967, pero el ms influyente resultara ser el Mycin de 1974. El Mycin era capaz de diagnosticar trastornos en la sangre y recetar la correspondiente medicacin, todo un logro en aquella poca que incluso fueron utilizados en hospitales (como el Puff, variante de Mycin de uso comn en el Pacific Medical Center de San Francisco, EEUU). Ya en los aos 80, se desarrollaron lenguajes especiales para utilizar con la Inteligencia Artificial, tales como el LISP o el PROLOG. Es en esta poca cuando se desarrollan sistemas expertos ms refinados, como por el ejemplo el

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EURISKO. Este programa perfecciona su propio cuerpo de reglas heursticas automticamente, por induccin4.

2.2.-Definicin La inteligencia artificial estudia cmo lograr que las mquinas realicen tareas que, por el momento, son realizadas mejor por los seres humanos. La definicin es efmera porque hace referencia al estado actual de la informtica. No incluye reas que potencialmente tienen un gran impacto tales como aquellos problemas que no pueden ser resueltos adecuadamente ni por los seres humanos ni por las mquinas. Al principio se hizo hincapi en las tareas formales como juegos y demostracin de teoremas, juegos como las damas y el ajedrez demostraron inters. La

geometra fue otro punto de inters y se hizo un demostrador llamado: El demostrador de Galenter. Sin embargo la IA pronto se centr en problemas que aparecen a diario denominados de sentido comn (commonsense reasoning). Se enfocaron los estudios hacia un problema muy importante denominado Comprensin del lenguaje natural. No obstante el xito que ha tenido la IA se basa en la creacin de los sistemas expertos, y de hecho reas en donde se debe tener alto conocimiento de alguna disciplina se han dominado no as las deRobtica e Inteligencia Artificial, Medio de Desarrollo para el Mundo

sentido comn5.

2.3.-Aplicaciones:

Tareas de la vida diaria: 4

Percepcin Visin Habla Lenguaje natural Comprensin Generacin

Pablo David Santiago (2006) http://www.monografias.com/trabajos16/inteligencia-artificialhistoria/inteligencia-artificial-historia.shtml#histor 5 Lina Marcela Cepeda Daz (2005) http://www.monografias.com/trabajos16/la-inteligencia-artificial/lainteligencia-artificial.shtml

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Traduccin Sentido comn Control de un robot

Tareas formales: Juegos Ajedrez Backgammon Damas Go Matemticas Geometra Lgica Clculo Integral Demostracin de las propiedades de los programas

Tareas de los expertos: Ingeniera Diseo Deteccin de fallosRobtica e Inteligencia Artificial, Medio de Desarrollo para el Mundo

Planificacin de manufacturacin Anlisis cientfico Diagnosis mdica Anlisis financiero

2.4. Evolucin Se debe al desarrollo de programas para ordenadores capaces de traducir de un idioma a otro, juegos de ajedrez, resolucin de teoremas matemticos, etc. Alrededor de 1950, Alan Turing desarroll un mtodo para saber si una mquina era o no "inteligente" denominado "Test de Turing", "en el cual un operador tiene que mantener una conversacin en dos sentidos con otra entidad, a travs de un teclado, e intentar que la otra parte le diga si se trata de una mquina o de otro ser humano.

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Sobre este test circulan muchas historias ficticias, pero nuestra favorita es la que trata sobre una persona que buscaba trabajo y al que se le deja delante de un teclado para que se desenvuelva solo. Naturalmente, se da cuenta de la importancia de este test para sus perspectivas de carrera y por lo tanto lucha valientemente para encontrar el secreto, aparentemente sin xito. Pero de qu sirve crear algoritmos capaces de imitar la inteligencia y el razonamiento humano; es aqu donde la I. A. y la Robtica tienen un punto en comn. La I.A. tiene aplicacin en la Robtica cuando se requiere que un robot "piense" y tome una decisin entre dos o ms opciones, es entonces cuando principalmente ambas ciencias comparten algo en comn. La I.A. tambin se aplica a los ordenadores, ya sean PCs, servidores de red o terminales de red, ya que su principal aplicacin es desarrollar programas computacionales que resuelvan problemas que implican la interaccin entre la mquina y el hombre, es decir, las mquinas "aprendern" de los hombres, para realizar mejor su labor6.

2.5.-Tcnicas: Uno de los ms rpidos y slidos resultados que surgieron en las tresRobtica e Inteligencia Artificial, Medio de Desarrollo para el Mundo

primeras dcadas de las investigaciones de la IA fue que la Inteligencia necesita conocimiento. Para compensar este logro imprescindiblemente el conocimiento posee algunas propiedades poco deseables como: Es voluminoso Es difcil caracterizarlo con exactitud Cambia constantemente Se distingue de los datos en que se organiza de tal forma que se

corresponde con la forma en que va a ser usado. Con los puntos anteriores se concluye que una tcnica de IA es un mtodo que utiliza conocimiento representado de tal forma que: El conocimiento represente las generalizaciones En otras palabras no es

necesario representar de forma separada cada situacin individual. En lugar de6


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esto se agrupan las situaciones que comparten propiedades importantes. Si el conocimiento no posee esta propiedad, puede necesitarse demasiada memoria. Si no se cumple esta propiedad es mejor hablar de "datos" que de conocimiento. Debe ser comprendido por las personas que lo proporcionan. Aunque en

muchos programas, los datos pueden adquirirse automticamente (por ejemplo, mediante lectura de instrumentos), en muchos dominios de la IA, la mayor parte del conocimiento que se suministra a los programas lo proporcionan personas hacindolo siempre en trminos que ellos comprenden. Puede modificarse fcilmente para corregir errores y reflejar los cambios en

el mundo y en nuestra visin del mundo. Puede usarse en gran cantidad de situaciones an cuando no sea

totalmente preciso o completo. Puede usarse para ayudar a superar su propio volumen, ayudando a acotar

el rango de posibilidades que normalmente deben ser consideradas. Es posible resolver problemas de IA sin utilizar Tcnicas de IA (si bien estas soluciones no suelen ser muy adecuadas). Tambin es posible aplicar tcnicas de IA para resolver problemas ajenos a la IA. Esto parece ser adecuado para aquellos problemas que tengan muchas de las caractersticas de los problemas de IA. Robtica e Inteligencia Artificial, Medio de Desarrollo para el Mundo

Los problemas al irse resolviendo tienen entre las caractersticas de su solucin: Complejidad El uso de generalizaciones La claridad de su conocimiento La facilidad de su extensin7

2.6.-Investigacin y desarrollo en reas de la IA:

Las aplicaciones tecnolgicas en las que los mtodos de IA usados han demostrado con xito que pueden resolver complicados problemas de forma masiva, se han desarrollado en sistemas que: Permiten al usuario preguntar a una base de datos en cualquier lenguaje

que sea, mejor que un lenguaje de programacin.7

Mara del Carmen Sosa Sierra (2006) http://www.eumed.net/ce/2006/mcss.htm

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Reconocen objetos de una escena por medio de aparatos de visin. Generar palabras reconocibles como humanas desde textos

computarizados. Reconocen e interpretan un pequeo vocabulario de palabras humanas. Resuelven problemas en una variedad de campos usando conocimientos

expertos codificados. Los pases que han apadrinado investigaciones de IA han sido: EEUU. , Japn, Reino Unido y la CEE; y lo han llevado a cabo a travs de grandes compaas y cooperativas de riesgo y ventura, as como con universidades, para resolver problemas ahorrando dinero. Las aplicaciones ms primarias de la IA se clasifican en cuatro campos: sistemas expertos, lenguaje natural, robtica y visin, sistemas censores y programacin automtica8.

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Robtica e Inteligencia Artificial, Medio de Desarrollo para el Mundo

CONCLUSIONES

Por medio del trabajo que acabamos

de presentar, puedo concluir que la

robtica y la inteligencia artificial van tomadas de la mano ya que la una se encarga de la parte mecnica, y la otra de la parte analtica. La robtica es el diseo, fabricacin y utilizacin de mquinas automticas programables con el fin de realizar tareas repetitivas como el ensamble de automviles, aparatos, etc. y otras actividades, por ello pensamos que la robtica es la parte mecnica de una tecnologa, en cambio creemos que la inteligencia artificial es la parte analtica o la parte que determina la accin de los robots, ya que los estos no podran realizar ninguna tarea sin que se les indicara u ordenara, por ello, aqu es donde entra la inteligencia artificial. Gracias a la inteligencia artificial se ha logrado que una maquina sea capaz de desarrollar reas de conocimiento muy especficas y complicadas, haciendo que la esta pueda simular procesos que el hombre realiza. Pero cabe destacar que

an no se ha logrado que una mquina piense como un humano, pensamos que una limitacin es el hecho de que el hombre es irremplazable ya que el ser humano cuenta con una caracterstica propia el cual es el sentido comn. Pero no podemos olvidar que el desarrollo de estas tecnologas no pretenden reemplazar al ser humano sino que tratan de mejorar su estilo de vida de, ya que recordemos que, por lo menos los robots hacen que el trabajo pesado sea ms fcil de realizar, y que una maquina no se enferma, ni protestas, ni se cansa y esto puede elevar su utilidad. En fin esperemos que estas tecnologas no se nos vayan de las manos, y que no nos perjudique, sino que nos ayude.

BIBLIOGRAFA Boucier, D. y Casanova, P. (2003): Inteligencia Artificial y Derecho. Editorial UOC. Graubard, Stephen R. (1993):El nuevo debate sobre la inteligencia artificial-Sistemas simblicos y redes neuronales. Editorial Gedisa. Primera edicin. Harmon, P. y King, D. (1985): Artificial Intelligence In business Expert System A Wiley Press Book. Hilera J. y Martnez, Modelos V. y (1995): Redes

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