inteligencia artificial aplicada a la robotica

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  • 1. 1 INTELIGENCIA ARTIFICIAL APLICADA A LA ROBÓTICA Marco Antonio Carpio Moreta marco_car93@hotmail.com Universidad Politécnica Salesiana Ingeniería Electrónica Electrónica Analógica I Cuenca - Ecuador Resumen—En el presente documento trataremos sobre la juegos, traducción de idiomas, comprensión de idiomas, diag-inteligencia artificial, su definición la obtendremos basándonos nóstico de fallas, robótica, suministro de asesoría experta enprimero en la definición de la inteligencia propia del hombre; diversos temas. [2]una vez planteada ya dicha definición y dando a conocer susdistintas aplicaciones veremos el impacto que tiene esta si se laproporcionamos a una maquina llegando con eso a su aplicación II. I NTELIGENCIAen la robótica; para con esto dar una concepción de lo querealiza la inteligencia artificial en los robots, seguido de un breve La inteligencia del ser humano se define en su conceptoplanteamiento de su definición, grupos de robots y las diversas más básico; como “la capacidad de adaptación a un ambiente,aplicaciones que se los puede dar hoy en día. el razonamiento, y la cabida del ser humano para dar una Abstract—The topic we are gonna talk about is the Artificial solución a un problema”.[18], [15]intelligence, its definition is based on the men’s intelligence itself;after have posed the definition and make known its various Para tener una definición mas central de la inteligencia, yaapplications; we will see the impact that it have if We gave it to a que el concepto general no especifica el ambiente en el quemachine; coming with it to their application in robotics, for with se desamueble ni tampoco el definido problema tenemos quethis to give a conception of what makes artificial intelligence inrobots, followed by a brief statement of its definition, groups of dividir a esta en distintos tipos de inteligencia, es decir a cadarobots and various applications they can give today conjunto tareas que ejecutamos se le atribuye un concepto de inteligencia y se emplea un razonamiento diferente, como por ejemplo tocar un instrumento musical y resolver un problema I. I NTRODUCCIÓN de matemáticas, donde se puede ver que se aplica distinto tipos Las primeras ideas de creación de inteligencia artificial de inteligencia para la ejecución de ambas actividades.[18],surgieron en 1815 fijadas en un libro de titulo “The tales of [5], [15]Hoffman” el cual lleva por autor a Ernst Theodor AmadeusHoffman, una historia de romance la cual tiene como pro- II-A. Tipos de inteligenciatagonista a Olimpia, una muñeca mecánica, enamorada delautor.[2] “Howard Gardner reconoce siete diferentes tipos de inte- Años más tarde gracias a que un computador de nombre ligencia entre las más significativas: Inteligencia lingüística,deepBlu derrota al campeón de ajedrez Gary Kasparow, se Inteligencia lógico-matemática, Inteligencia espacial, Inteli-retoma la idea de la existencia de una inteligencia artificial gencia musical, Inteligencia corporal-cinética, Inteligencia in-ya que quedo visto que una maquina puede llegar a ser mas trapersonal, Inteligencia interpersonal.” [12]inteligente que un hombre. Y fue entonces este hecho el que Inteligencia lingüística: Está basada en la virtud que tienemarco el inicio del desarrollo y fomentación de la Inteligencia el ser humano para usar su lenguaje y el poder de susartificial. [2] palabras en el momento adecuado y usando las palabras La Inteligencia Artificial es el resultado de la investigación adecuadas. [12], [7]en psicología cognitiva y lógica matemática. Se enfoca sobre Inteligencia lógico-matemática: Está basada en la virtudla explicación del trabajo de la mente y la elaboración de que tiene el ser humano para la resolución de problemasalgoritmos de solución a problemas de interés general. con la aplicación de las matemáticas y la lógica.[12], [7], La Inteligencia Artificial es una combinación de la ciencia [6]del computador, fisiología y filosofía, tan general y amplio es Inteligencia espacial: Está basada en la virtud que tieneque reúne varios campos como la robótica, sistemas expertos, el ser humano para la representación y obtención depor ejemplo, todos los cuales tienen en común la creación información de los diferentes objetos presentes en elde máquinas que pueden pensar. La idea de construir una entorno.[12], [6]máquina que puedan realizar tareas que sean conocidas como Inteligencia musical: Está basada en la virtud que tiene elrequerimientos de inteligencia humana es atrayente. Las tareas ser humano para poder entonar un instrumento musicalque han sido estudiadas desde este punto de vista e incluyen esto conlleva a que la persona tiene la habilidad de
  • 2. 2 reconocer y percibir las diferentes tonalidades emitidas llegar a la solución de ésta, este es solo uno de los cuantos por el instrumento.[12], [6], [7] métodos utilizados.[3], [4] Howard Gardner dice que “la inteligencia musical in- Representación del conocimiento y razonamiento: Se cluye habilidades para el canto, tocar un instrumento usan las representaciones del conocimiento como la a la perfección, dirigir un conjunto, coro u orquesta; lógica matemática por ejemplo, el Método de Razona- componer (en cualquier modo y genero), y en cierto miento Basado en el Caos el cual se fundamenta en grado, la apreciación musical.”[12], [6] recordar la causa y la consecuencia y en los que se logro Inteligencia corporal-cinética: Está basada en la virtud conseguir la solución al problema para adoptarlo a las que tiene el ser humano para la usar su cuerpo y la circunstancias.[3], [4] coordinación de sus movimientos con los cuales se logre Aprendizaje:El Aprendizaje Automático es una rama de trasmitir diferentes sentimientos, es también una forma la Inteligencia Artificial tiene como fin el desarrollo de de comunicación. [12], [6] técnicas que permitan a las computadoras aprender. De Inteligencia intrapersonal: Está basada en la virtud que forma más concreta, es decir, se trata de crear progra- tiene el ser humano para interactuar con las personas, mas que sean capaces de sistematizar comportamientos de manera que se pueda intercambiar información, in- comenzando de una información no dispuesta y suminis- fluenciar en ellas teniendo claras nuestras necesidades, trada en forma de prototipos. Es, por lo tanto, un proceso comprender a los demás.[12][8] de inducción del conocimiento.[9], [4] Inteligencia interpersonal: Está basada en la virtud que Robótica:El tema de la robótica será abordado con más tiene el ser humano para conocerse a si mismo saber relevancia ya que es uno de los temas el cual lo he lo que es, lo que quiere, definirse como persona, co- considerado con mas importantes. nocer que existe, saber controlar y llevar sus diferentes emociones.[12], [17] III-A. Aplicaciones de la inteligencia artificial Algunas aplicaciones presentes en mayor o menor medida III. INTELIGENCIA ARTIFICIAL dentro de la inteligencia artificial son: Control de sistemas, Teniendo en cuenta que existen varios conceptos y puntos planificación automática, mundos virtuales, reconocimientosde vista en cuanto a la IA1 se refieren, definiremos a ésta de patrones, reconocimientos del habla, reconocimiento decomo La comprensión y emulación del pensamiento Humano escritura, robots, tratamiento de lenguaje natural, sistemasy sus capacidades; presentes en distintos aparatos electrónicos, expertos, todos ellos contribuyen al mejoramiento de la IA.teniendo como resultado la respuesta de los mismos; como [4]maquinas que sean capaces de operar y manipular objetos porsí mismas.[4], [11], [14] III-B. Campos de aplicación de la inteligencia artificial La inteligencia artificial es sin duda uno de los contenidos “Según la enciclopedia de la inteligencia artificial (Encyclo- científicos con mayor variedad de aplicaciones pues como supedia of artificial Intelligence) de S. Shapiro se utilizan varios nombre indica; los aparatos o máquinas que estén dotados decomponentes del comportamiento Inteligente como son: pro- ella podrán hacer una perfecta emulación del ser humano y sucesamiento del lenguaje natural, visión artificial, resolución de complejidad de pensamiento.[4]problemas, representación del conocimiento y razonamiento,aprendizaje, robótica”[4][16] La inteligencia artificial esta inmersa en varios ámbitos ya Procesamiento del lenguaje natural: entendimiento que sea desde el campo de la medicina, pasando por industrias, la se procesa internamente en la persona de manera que se jurisprudencia, el comercio, y un sinfín de ingenierías, entre logre captar los conceptos del texto y sus significados de ellas la Ing. electrónica, la Ing. Computacional y otras.[4] una forma clara. [3], [4] Visión artificial: trata de la absorción de imágenes me- IV. INTELIGENCIA ARTIFICIAL EN LA ROBÓTICA diante un sistema de compresión de imágenes para repre- sentarlas, captando la información externa seguida por la La robótica es la ciencia multidisciplinaria encargada del reconstrucción de dichos objetos; para agrupar toda la diseño y creación de las maquinas llamadas robots, “Karel información que se encuentre dispersa y así cada imagen Capek utilizo el término checo robota (trabajo forzado, labor) encaje con el mundo real que se percibe, tomando en que en su traducción se le conoce como robot”.[13] cuenta espacio tiempo entre los objetos del “mundo” establecido y dando datos de salida exactos al mundo La inteligencia artificial se ve aplicada en la acción de poder verídico externo.[3], [4] comandar y controlar a las diferentes maquinas haciéndolas Resolución de problemas: la resolución de problemas capases de recibir y procesar la información exterior mediante mediante algoritmos no siempre es la mejor opción para su programación y sensores especializados, naciendo así los la misma; por lo tanto la IA tiene como método utilizar llamados robots véase figura 1 , los robots son diseñados un sistema de prueba-error ante la traba, el cual permite para que realicen trabajos con la finalidad reducir el esfuerzo del hombre, den confort en base a esto los e divide a los 1 IA: Iniciales de Inteligencia Artificial robots teniendo en cuenta la aplicación que se le dé en
  • 3. 3un campo especifico por ejemplo la enseñanza, la medicina,construcción, el hogar, etc. [13], [10] Figura 3. Brazo robótico del tipo de robot industrialFigura 1. interacción con el entorno de un robot Robots de servicio: Son los robots diseñados para en confort y ayudar al ser humano, pueden ser robots con la capacidad del movimiento o también de tipo estacionario, gracias a la IA su modo de trabajo es prácticamenteIV-A. Clases de robots autónomo en muchos de los casos, dependiendo la labor que ejerzan, es decir no es dependiente de las ordenes Robots Móviles: Son robots que tienen la capacidad de del ser humano pueden hacer su trabajo cuando este es moverse en un entorno de acuerdo a la programación necesario, un ejemplo de estos robots son los usados en el previamente establecidas o programadas, esta es la apli- hogar, oficinas , hospitales, y diferentes lugares, algunos cación de la IA, esta clase de robots son muy utilizados también llamados mini robots véase figura 4.[13], [1] para hacer diferentes tipos de trabajos, un ejemplo de este tipo de robots es el que se envía hacia el espacio para la captura de fotos y la toma de muestras espaciales véase figura 2 .[13], [1] Figura 4. robot limpiador del tipo de robots de servicioFigura 2. Robot explorador del tipo de robot móvil Robots Humanoides: los robots llamados humanoides Robots industrial: En esta clase de robots la IA se ve apli- obtienen su nombre de la semejanza que existe con el cada en la capacidad que tiene para ejecutar los diferentes ser humano ya que son construidos con rasgos físicos movimientos programados, los cuales también pueden parecidos a los nuestros. gracias a la IA este tipo de ser modificados por personas desde un ordenador, tienen robot contiene la capacidad de poder interactuar con las la capacidad de manipular piezas y realizar diferentes personas y guarda la información recogida del entorno tareas con movimientos programados, son usados en la o de la persona con la cual interactúa, realiza estas industria para procesos de fabricación ya que pueden acciones mediante los diferentes tipos de sensores que realizar diferentes tareas secuencial mente. Los modelos se encuentran presentes a lo largo de su estructura, un más usados en la actualidad son los llamados brazos ejemplo de esta clase de robos es el conocido como robóticos véase figura 3 debido a su forma.[13], [1] ASIMO de la compañía honda véase figura 5[13], [1]
  • 4. 4 Se los utiliza mas en procesos de producción en serie por su capacidad de hacer la misma actividad una y otra vez y como son maquinas no se cansan, ni cometen errores por fatiga como los humanos. [13], [1] En el hogar: los robots empleados en el hogar pueden hacer diferentes tareas como son dar servicio a las per- sonas, dar seguridad, funcionan también como medio de entretenimiento, pueden hacer tareas como de limpieza y reparación, son multifuncionales y se adaptan a la tarea que se quiera realizar.[13], [1] Entornos Peligrosos: los robots en este campo son robots especiales diseñados para entrar en entornos peligro- sos para el ser humano algunos de estos por ejemplo son los empleados para desarmar bombas, limpiar luga-Figura 5. ASIMO robot del tipo humanoide res peligrosos, trabajar con desechos químicos, ayudar en labores de rescate, adentrarse en el océano como Teleoperadores: Los llamados robots teleoperadores son submarinos.[13], [1] una clase de robots diseñados específicamente para re- Exploración: los llamados robots espaciales trabajan en cibir ordenes de un controlador en tiempo real este tipo el espacio, algunos recolectan información para después de robots gracias a la IA tiene la capacidad de captura ser estudiada.[13] el entorno en el que se desenvuelve mediante sensores y Salud: en el área de la salud los robots son usados diferentes componente electrónicos los cuales le permiten para realizar operaciones de gran precisión, algunos la comunicación con el ser humano, puede ser controlado también diseñados para ayudar a los ancianos y personas a grandes distancias y con gran precisión lo cual los hace discapacitadas.[13] muy útiles para situaciones potencial mente peligrosas Entretenimiento: son robots diseñados estrictamente al como desarmar una bomba véase figura 6, adentrarse entretenimiento como por ejemplo los pequeños robots de en medios contaminados, en diferentes ambientes en los figuras conocidas como, perros, gatos dinosaurios, figuras cuales se tiene que realizar trabajos peligrosos para el de acción, etc. [13], [1] hombre.[13], [1] V. C ONCLUSIONES La finalidad de la Inteligencia Artificial dentro del área de la robótica pretende que las maquinas cuenten con la capacidad de simulación del comportamiento humano, sin embargo ya que la inteligencia simulada es creada por el hombre ésta no supera la inteligencia del creador. Un robot puede estar diseñado para tomar decisiones, pero esto solo gracias a los diferentes sensores y la respectiva programación insertada, lo cual lo limita a dejarse guiar por aspectos físicos, pero el hombre el momento de tomar una decisión puede percibir cosas esenciales mas allá de lo físicoFigura 6. Robot desactiva bombas del tipo teleoperadores y lo material lo cual hace que aun la maquina este por debajo del hombre. Cabe recalcar que los robots superan al hombre en la rapidezIV-B. Aplicaciones de la robótica con la que prosesan los datos e informacion ya que cuantan con un muy avansado sistema el cual les permite asimilar una En la actualidad a los robots se les puede dar diversas gran informacion en milesimas de segundo.aplicaciones en diferentes campos, al ser maquinas progra- Con la inteligencia artificial aplicada a la robótica podemosmables pueden realizar casi cualquier tarea dependiendo de ver que se ha logrado crear un asistente del hombre paralas limitaciones impuestas por la persona que lo creo. el trabajo practico, el cual maneja las diversas situaciones En la industria: los robots industriales son empleados con mas precisión y sin temor a equivocarse gracias a su en el campo laboral industrial sus aplicaciones varían programación y las diferentes capacidades que tenga para dependiendo del proceso que sea necesario forjar, se los poder interactuar con su operario. usa para ensamblado como puede ser unir piezas, cortar, o se los puede utilizar para soldar, como los usan en R EFERENCIAS las grandes empresas automovilistas, procesos especiales, [1] A. O. Baturone. Robótica: Manipuladores y robots móviles. Marcombo, empaquetar, pintar, para trasportar piezas de carga o 2001. descarga. [2] A. P. A. Calleja. Historia de la Inteligencia Artificial. 2010.
  • 5. 5 [3] R. P. Díez, A. G. Gómez, and N. de Abajo Martínez. Introducción a la inteligencia artificial: Sistemas expertos, redes neuronales artificiales y computación evolutiva. Universidad de Oviedo, 2001. [4] F. Escolano. Inteligencia artificial: Modelos, técnicas y áreas de aplicación. Editorial Paraninfo, 2003. [5] M. Galligó and T. Galligo. Aprendizaje y sus transtornos, el. Ediciones CEAC, 2003. [6] H. Gardner. Inteligencias múltiples. Edit. Fondo Cultural, colombia, 2005. [7] J. K. Gilbert. Educación tecnológica: Una nueva asignatura en todo el mundo. Enseñanza de las Ciencias, 13(1):15 – 24, 1995. [8] D. Goleman. Inteligencia emocional. Kairós, 2000. [9] A. Gómez-Pérez and C. Montes. Enseñanza de Inteligencia Artificial e Ingeniería del Conocimiento. Revista Iberoamericana de Inteligencia Artificial, 3:2 – 9, 1997.[10] J. Ierache, M. Bruno, N. Mazza, and M. Dittler. Robots y Juguetes Autónomos una Oportunidad en el Contexto de las Nuevas Tecnologías en Educación. VII Jornadas Iberoamericanas de Ingeniería de Software e Ingeniería del Conocimiento JIISIC Febrero, pages 371 – 379, 2008.[11] R. R. Kline. Cybernetics, Automata Studies, and the Dartmouth Con- ference on Artificial Intelligence. Annals of the History of Computing, IEEE, 33(4):5 – 16, April 2011.[12] M. C. Londoño. Cómo sobrevivir al cambio: Inteligencia emocional y social en la empresa. FC Editorial, 2008.[13] J. G. R. Monsalve, A. Tematica, P. A. S. Sanchez, A. Metodologico, and L. F. Atehortua. Inteligencia artificial aplicada a la robotica.[14] M. Pantic, R. Zwitserloot, and R. J. Grootjans. Teaching Introductory Artificial Intelligence Using a Simple Agent Framework. Education, IEEE Transactions on, 48(3):382 – 390, August 2005.[15] J. Piaget. La psicología de la inteligencia. Crítica, 2003.[16] S. Shapiro. Enciclopedia de inteligencia artificial. Nueva York: Wiley, 1987.[17] M. L. Silberman, M. Silberman, and F. Hansburg. Inteligencia interper- sonal, volume 28. Paidos Iberica Ediciones SA, 2001.[18] R. J. Sternberg. Inteligencia humana, volume 2. Paidos Iberica Ediciones SA, 1987. Marco Antonio Carpio Moreta Estudiante de Ingeniería Electrónica Universidad Politécnica Salesiana Clda. Santa Ana; Cuenca-Ecuador Tel.:080276465 E-mail: marco_car@hotmail.com Actualmente cursando segundo año de ingeniería electrónica en la Universidad Politécnica Salesiana de Cuenca, Ecuador