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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 Actuadores Sensores Comunicación
“Inteligencia” Control 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 Servidor
Robot móvil Observador Internet
Comunicación Ejemplo de comandos gestuales
Áreas del conocimiento Ingeniería mecánica
Ingeniería eléctrica / electrónica Control
Computación Inteligencia artificial Matemáticas
Psicología, zoología, neurociencias