Clase01 V4

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Clase01 V4

  1. 1. Robótica Inteligente El cybercafé
  2. 2. Robótica Inteligente <ul><li>Intenciones educativas </li></ul><ul><li>Objetivos </li></ul><ul><li>Metodología </li></ul><ul><li>Temario </li></ul><ul><li>Políticas </li></ul>
  3. 3. ¿Qué es un robot?
  4. 4. Un robot es ... <ul><li>“ 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] </li></ul>
  5. 5. Un robot es ... <ul><li>“ agente activo artificial cuyo ambiente es el mundo físico” [Russell y Norvig] </li></ul><ul><li>“ conexión inteligente de percepción a acción” [Jones y Flynn] </li></ul><ul><li>“ una máquina programable capaz de percibir y actuar en el mundo con cierta autonomía” [Sucar] </li></ul>
  6. 6. Tipos de Robots <ul><li>Robots manipuladores (brazos) </li></ul><ul><li>Robots móviles </li></ul><ul><li>Robots “híbridos” (móviles con manipulación) </li></ul><ul><li>Vehículos autónomos </li></ul><ul><li>Robots caminantes </li></ul><ul><ul><li>2 patas ( humanoides ) </li></ul></ul><ul><ul><li>4/6 patas ( insectos ) </li></ul></ul>
  7. 7. Un poco de historia ... <ul><li>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.” </li></ul><ul><li>Los primeros robots aparecen en la mitología griega y en obras de ficción: </li></ul><ul><ul><li>Talos , gigante de bronze que vigilaba Creta </li></ul></ul><ul><ul><li>Golem , protector de los judíos en Praga </li></ul></ul><ul><ul><li>Frankestein </li></ul></ul><ul><ul><li>“ I Robot”, Asimov (leyes de la robótica) </li></ul></ul><ul><ul><li>Películas: Robbie, Gort, Rosie, Robot, R2D2, ... </li></ul></ul>
  8. 8. Un poco de historia ... <ul><li>Primeros robots: </li></ul><ul><ul><li>1890, Tesla: vehículos radio controlados </li></ul></ul><ul><ul><li>1940s, Wiener: dispositivo antiaéreo </li></ul></ul><ul><ul><li>1950: tortuga electrónica </li></ul></ul><ul><ul><li>1966, S.R.I: Shakey (primer robot móvil con IA) </li></ul></ul><ul><ul><li>1960s, G.E., Quadruped (primeros robots de patas) </li></ul></ul><ul><ul><li>1973, Stanford: Cart </li></ul></ul><ul><ul><li>1975, Francia: Hilare I </li></ul></ul><ul><ul><li>1980, C.M.U.: Rover </li></ul></ul><ul><ul><li>1985  explosión de robots en universidades y compañías </li></ul></ul>
  9. 9. Aplicaciones <ul><li>Manufactura y manejo de materiales </li></ul><ul><li>Ambientes hostiles </li></ul><ul><li>Exploración espacial e interplanetaria </li></ul><ul><li>Robots de servicio </li></ul><ul><li>Telepresencia y realidad virtual </li></ul><ul><li>Mililtares y operaciones de rescate </li></ul><ul><li>Ambientes submarinos </li></ul><ul><li>Estudios fisiológicos y cognitivos </li></ul><ul><li>Entretenimiento y juegos </li></ul>
  10. 10. Sensores Comunicación “ Inteligencia” Control Potencia Actuadores Partes de un Robot
  11. 11. Actuadores <ul><li>Dispositivos que permiten al robot modificar el medio ambiente </li></ul><ul><li>Dos tipos principales: </li></ul><ul><ul><li>Locomoción : cambiar la posición del robot respecto al medio ambiente </li></ul></ul><ul><ul><li>Manipulación : mover otros objetos en el medio ambiente </li></ul></ul>
  12. 12. Locomoción <ul><li>Existen dos formas básicas de locomoción: </li></ul><ul><ul><li>Robots con ruedas </li></ul></ul><ul><ul><li>Robots con patas </li></ul></ul><ul><li>Ruedas: </li></ul><ul><ul><li>más simples y eficientes, fáciles de controlar </li></ul></ul><ul><ul><li>limitadas a terrenos planos </li></ul></ul><ul><li>Patas: </li></ul><ul><ul><li>complejas, inestables, difíciles de controlar </li></ul></ul><ul><ul><li>mayor flexibilidad para todo tipo de terreno </li></ul></ul>
  13. 13. Manipulación <ul><li>Normalmente construidos en base a una serie de segmentos con articulaciones entre ellos (como un brazo) </li></ul><ul><li>Tres tipos básicos de articulaciones: </li></ul><ul><ul><li>Rotacionales </li></ul></ul><ul><ul><li>Cilíndricas </li></ul></ul><ul><ul><li>Prismáticas </li></ul></ul><ul><li>Mayor número de articulaciones dan mayor flexibilidad (grados de libertad), pero hacen más complejo el control </li></ul>
  14. 14. Manipulación <ul><li>Los manipuladores tienen en el extremo un efector final que interactúa directamente con los objetos </li></ul><ul><li>Existen diferentes tipos de efectores dependiendo de la tarea: </li></ul><ul><ul><li>pinzas </li></ul></ul><ul><ul><li>herramientas (desarmador. ...) </li></ul></ul><ul><ul><li>pistola de pintura, soldadora </li></ul></ul><ul><ul><li>“ manos” </li></ul></ul>
  15. 15. Sensores <ul><li>Dispositivos que permiten al robot percibir el medio ambiente y su estado interno </li></ul><ul><li>Principales tipos: </li></ul><ul><ul><li>“ propriception ” – posición y movimiento: </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Codificadores en uniones de manipuladores </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Odometría en robots móviles </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>fuerza ( bumpers ) </li></ul></ul><ul><ul><li>Táctiles </li></ul></ul><ul><ul><li>Ultrasonido (sonares) </li></ul></ul>
  16. 16. Sensores <ul><ul><li>Cámaras </li></ul></ul><ul><ul><li>Foto-receptores </li></ul></ul><ul><ul><li>Apuntadores láser </li></ul></ul><ul><ul><li>Telémetros láser </li></ul></ul><ul><ul><li>Sensores de energía </li></ul></ul><ul><ul><li>Brújulas </li></ul></ul>
  17. 17. Potencia <ul><li>Sistema de potencia que proporcionan la energía eléctrica para la operación de las diferentes partes: electrónica, motores, sensores, etc. </li></ul><ul><li>Los robots manipuladores se pueden alimentar de las líneas eléctricas (fijos), mientras que los robots móviles normalmente se alimentan de baterías </li></ul>
  18. 18. Control <ul><li>Provee la interfaz entre el sistema de procesamiento del robot y sus sensores y actuadores </li></ul><ul><li>Normalmente se realiza mediante una combinación de hardware y software </li></ul><ul><li>Provee una serie de comandos (subrutinas) para los programas de alto nivel del robot (“inteligencia”) </li></ul>
  19. 19. “ Inteligencia” <ul><li>Programas que permiten que el robot realice sus tareas </li></ul><ul><li>Dependiendo del tipo de robot y de la complejidad y variedad de las tareas a realizar, se tienen diferentes tipos de programas </li></ul>
  20. 20. “ Inteligencia” <ul><li>Algunas tareas de un robot móvil: </li></ul><ul><ul><li>Integrar/interpretar la información de sus sensores </li></ul></ul><ul><ul><li>Navegación (evitar obstáculos, ir a cierto lugar - meta) </li></ul></ul><ul><ul><li>Planeación (decidir la serie de pasos para cumplir una o más metas) </li></ul></ul><ul><ul><li>Construir modelos del ambiente (mapas) </li></ul></ul><ul><ul><li>Localizarse en el mundo (en el mapa) </li></ul></ul><ul><ul><li>Reconocer lugares y/o objetos </li></ul></ul><ul><ul><li>Manipular objetos </li></ul></ul><ul><ul><li>Comunicarse con otros agentes: computadoras, otros robots, personas </li></ul></ul>
  21. 21. “ Inteligencia” <ul><li>Modelos del ambiente: mapa </li></ul><ul><li>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) </li></ul><ul><li>Tipos de mapas: </li></ul><ul><ul><li>Descomposición espacial </li></ul></ul><ul><ul><li>Representaciones geométricas </li></ul></ul><ul><ul><li>Representaciones topológicas </li></ul></ul>
  22. 22. “ Inteligencia” <ul><li>Ejemplos de integración sensorial, construcción de mapas y navegación </li></ul>Mapas de celdas probabilísticos
  23. 23. “ Inteligencia” <ul><li>Ejemplo de robot construyendo un mapa </li></ul>
  24. 24. Comunicación <ul><li>En diversas aplicaciones es necesario que el robot se comunique con otros agentes </li></ul><ul><li>Tipos de comunicación: </li></ul><ul><ul><li>Telecontrol : programación y control a distancia </li></ul></ul><ul><ul><li>Coordinación : comunicación con robots u otras máquinas para realizar tareas conjuntas </li></ul></ul><ul><ul><li>Interacción humano-robot : comunicación con personas para recibir comandos o dar información </li></ul></ul>
  25. 25. Comunicación <ul><li>Ejemplo de telecontrol via Internet </li></ul>Observador Internet Servidor Robot móvil
  26. 26. <ul><li>Ejemplo de interacción humano-robot </li></ul><ul><li>WAMOEBA-3 ha sido desarrollado para investigar la mente verdadera de los robots, especialmente la inteligencia HRI </li></ul>Comunicación
  27. 27. Tipos de Robots <ul><li>Desde el punto de vista de la tarea, podemos clasificar a los robots en 2 tipos principales: </li></ul><ul><ul><li>robots industriales </li></ul></ul><ul><ul><li>robots de servicio </li></ul></ul>
  28. 28. Robots industriales <ul><li>Tarea repetitiva </li></ul><ul><li>Ambiente conocido y controlado </li></ul><ul><li>No hay interacción con personas </li></ul><ul><li>Poca flexibilidad </li></ul><ul><li>Poca movilidad </li></ul>
  29. 29. Robots de servicio <ul><li>Ambientes desconocidos </li></ul><ul><li>Ambientes dinámicos </li></ul><ul><li>Necesidad de movilidad </li></ul><ul><li>Interacción con personas </li></ul><ul><li>Ambientes exteriores </li></ul><ul><li>Necesidad de flexibilidad </li></ul>
  30. 30. Robots de servicio <ul><li>Guías – guiar en un museo, explicar exhibiciones, ... </li></ul><ul><li>Ayudantes – cortar pasto, aspirar la casa, vigilar cuando no estoy, ayudar a personas discapacitadas, ... </li></ul>
  31. 31. Robots de servicio <ul><li>Rescate – localizar sobrevivientes en un desastre natural, ... </li></ul><ul><li>Exploración – explorar un volcán, un arrecife, Marte, ... </li></ul><ul><li>... </li></ul>
  32. 32. Áreas del conocimiento <ul><li>Ingeniería mecánica </li></ul><ul><li>Ingeniería eléctrica / electrónica </li></ul><ul><li>Control </li></ul><ul><li>Computación </li></ul><ul><li>Inteligencia artificial </li></ul><ul><li>Matemáticas </li></ul><ul><li>Psicología, zoología, neurociencias </li></ul>

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