clase01 v4
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Robótica Inteligente
El cybercafé
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Robótica Inteligente
Intenciones educativas Objetivos Metodología Temario Políticas
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¿Qué es un robot?
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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]
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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]
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Tipos de Robots
Robots manipuladores (brazos) Robots móviles Robots “híbridos” (móviles con
manipulación) Vehículos autónomos Robots caminantes
– 2 patas (humanoides)– 4/6 patas (insectos)
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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, ...
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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
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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
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Sensores
Comunicación
“Inteligencia”
Control
Potencia
Actuadores
Partes de un Robot
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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
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Locomoción
Existen dos formas básicas de locomoción:– Robots con ruedas– Robots con patas
Ruedas:– más simples y eficientes, fáciles de
controlar– limitadas a terrenos planos
Patas:– complejas, inestables, difíciles de controlar– mayor flexibilidad para todo tipo de terreno
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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
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Manipulación
Los manipuladores tienen en el extremo un efector final que interactúa directamente con los objetos
Existen diferentes tipos de efectores dependiendo de la tarea:– pinzas– herramientas (desarmador. ...)– pistola de pintura, soldadora– “manos”
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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
Odometría en robots móviles
– fuerza (bumpers)– Táctiles– Ultrasonido (sonares)
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Sensores
– Cámaras– Foto-receptores– Apuntadores láser– Telémetros láser– Sensores de energía– Brújulas
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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
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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”)
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“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
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“Inteligencia” Algunas tareas de un robot móvil:
– Integrar/interpretar 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– Comunicarse con otros agentes: computadoras,
otros robots, personas
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“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:– Descomposición espacial– Representaciones geométricas– Representaciones topológicas
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“Inteligencia”
Ejemplos de integración sensorial, construcción de mapas y navegación
Mapas de celdas probabilísticos
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“Inteligencia”
Ejemplo de robot construyendo un mapa
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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
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Comunicación Ejemplo de telecontrol via Internet
Observador
Internet Servidor
Robot móvil
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Ejemplo de interacción humano-robot WAMOEBA-3 ha sido desarrollado para investigar la mente
verdadera de los robots, especialmente la inteligencia HRI
Comunicación
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Tipos de Robots
Desde el punto de vista de la tarea, podemos clasificar a los robots en 2 tipos principales:– robots industriales– robots de servicio
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Robots industriales
Tarea repetitiva Ambiente conocido y controlado No hay interacción con personas Poca flexibilidad Poca movilidad
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Robots de servicio
Ambientes desconocidos Ambientes dinámicos Necesidad de movilidad Interacción con personas Ambientes exteriores Necesidad de flexibilidad
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Robots de servicio
Guías – guiar en un museo, explicar exhibiciones, ...
Ayudantes – cortar pasto, aspirar la casa, vigilar cuando no estoy, ayudar a personas discapacitadas, ...
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Robots de servicio
Rescate – localizar sobrevivientes en un desastre natural, ...
Exploración – explorar un volcán, un arrecife, Marte, ...
...
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Áreas del conocimiento
Ingeniería mecánica Ingeniería eléctrica / electrónica Control Computación Inteligencia artificial Matemáticas Psicología, zoología, neurociencias