robótica inteligente

Robtica Inteligente

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Concurso MiniRobtica

Qu es un robot?

Un robot es ...manipulador programable y multifuncional diseado para mover materiales, partes, herramientas o dispositivos especficos mediante movimientos programados para realizar diferentes tareas [Instituto de Robtica de Amrica]

Un robot es ...agente activo artificial cuyo ambiente es el mundo fsico [Russell y Norvig]conexin inteligente de percepcin a accin [Jones y Flynn]una mquina programable capaz de percibir y actuar en el mundo con cierta autonoma [Sucar]

Tipos de RobotsRobots manipuladores (brazos)Robots mvilesRobots hbridos (mviles con manipulacin)Vehculos autnomosRobots caminantes2 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 mitologa griega y en obras de ficcin:Talos, gigante de bronze que vigilaba CretaGolem, protector de los judos en PragaFrankesteinI Robot, Asimov (leyes de la robtica)Pelculas: Robbie, Gort, Rosie, Robot, R2D2, ...

Un poco de historia ...Primeros robots:1890, Tesla: vehculos radio controlados1940s, Wiener: dispositivo antiareo1950: tortuga electrnica1966, S.R.I: Shakey (primer robot mvil con IA)1960s, G.E., Quadruped (primeros robots de patas)1973, Stanford: Cart1975, Francia: Hilare I1980, C.M.U.: Rover1985 explosin de robots en universidades y compaas

AplicacionesManufactura y manejo de materialesAmbientes hostilesExploracin espacial e interplanetariaRobots de servicioTelepresencia y realidad virtualMililtares y operaciones de rescateAmbientes submarinosEstudios fisiolgicos y cognitivosEntretenimiento y juegos

Partes de un RobotActuadoresSensoresComunicacinInteligenciaControlPotencia

ActuadoresDispositivos que permiten al robot modificar el medio ambienteDos tipos principales:Locomocin: cambiar la posicin del robot respecto al medio ambienteManipulacin: mover otros objetos en el medio ambiente

LocomocinExisten dos formas bsicas de locomocin:Robots con ruedasRobots con patasRuedas:ms simples y eficients, faciles de controlarlimitadas a terrenos planosPatas:complejas, inestables, difciles de controlarmayor flexibilidad para todo tipo de terreno

ManipulacinNormalmente construidos en base a una serie de segmentos con articulaciones entre ellos (como un brazo)Tres tipos bsicos de articulaciones:RotacionalesCilndricasPrismticasMayor nmero de articulaciones dan mayor flexibilidad (grados de libertad), pero hacen ms complejo el control

ManipulacinLos manipuladores tienen en el extremo un efector final que interactua directamente con los objetosExisten diferentes tipos de efectores dependiendo de la tarea:pinzasherramientas (desarmador. ...)pistola de pintura, soldadoramanos

SensoresDispositivos que permiten al robot percibir el medio ambiente y su estado internoPrincipales tipos:propriception posicin y movimiento:Codificadores en uniones de manipuladoresOdomestra en robots mvilesfuerza (bumpers)TactilesUltrasonido (sonares)

Sensores

CmarasFotoreceptoresApuntadores lserTelmetros lserSensores de energaBrjulas

PotenciaSistema de potencia que proporcionan la energa elctrica para la operacin de las diferentes partes: electrnica, motores, sensores, etc.Los robots manipuladores se pueden alimentar de las lneas elctricas (fijos), mientras que los robots mviles normalmente se alimentan de bateras

ControlProvee la interfaz entre el sistema de procesamiento del robot y sus sensores y actuadoresNormalmente se realiza mediante una combinacin de hardware y softwareProvee una serie de comandos (subrutinas) para los programas de alto nivel del robot (inteligencia)

InteligenciaProgramas que permiten que el robot realice sus tareasDependiendo del tipo de robot y de la complejidad y variedad de las tareas a realizar, se tienen diferentes tipos de programas

InteligenciaAlgunas tareas de un robot mvil:Integrar/interpertar la informacin de sus sensoresNavegacin (evitar obstculos, ir a cierto lugar - meta)Planeacin (decidir la serie de pasos para cumplir una o ms metas)Construir modelos del ambiente (mapas)Localizarse en el mundo (en el mapa)Reconocer lugares y/o objetosManipular objetosCominicarse con otros agentes: computadoras, otros robots, personas

InteligenciaModelos del ambiente: mapaUn mapa es una representacin del espacio que indica los lugares libres y ocupados que ayudan a navegar al robot, y posiblemente objetos y lugares especficos (marcas)Tipos de mapas:Decomposicin espacialRepresentaciones geomtricasRepresentaciones topolgicas

InteligenciaEjemplos de integracin sensorial, construccin de mapas y navegacinMapas de celdas probabilsticos

InteligenciaEjemplo de robot construyendo un mapa

ComunicacinEn diversas aplicaciones es necesario que el robot se comunique con otros agentesTipos de comunicacin:Telecontrol: programacin y control a distanciaCoordinacin: comunicacin con robots u otras mquinas para realizar tareas conjuntasInteraccin humano-robot: comunicacin con personas para recibir comandos o dar informacin

ComunicacinEjemplo de telecontrol via InternetServidorRobot mvilObservadorInternet

ComunicacinEjemplo de comandos gestuales

reas del conocimientoIngeniera mecnicaIngeniera elctrica / electrnicaControlComputacinInteligencia artificialMatemticasPsicologa, zoologa, neurociencias

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