planificación en inteligencia artificial aplicada a la robótica
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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