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¿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