Robótica [2005]

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Robótica [2005]

  1. 1. ÓRaúl Sotorasove_21@yahoo.com 1
  2. 2. 1. Introducción2. Tareas - ¿Para qué sirven los robots?3. Componentes – ¿De qué están hechos?4. Inteligencia Artificial en Robots5. Espacios de Configuración6. Navegación y Planificación de Movimiento7. Lenguajes de Programación8. Algunas Aplicaciones 2
  3. 3. ó Definiciones – ¿Qué es un robot? • Un dispositivo mecánico que puede realizar tareas físicas. • Un robot puede actuar bajo el control directo de un ser humano (como el brazo robótico del Transbordador), de manera autónoma bajo el control de una computadora pre- programada, ó de acuerdo a su propia habilidad de toma de decisiones provista por Inteligencia Artificial. • Pueden tomar formas variadas, desde humanoides, que imitan la forma y movimientos humanos, hasta robots industriales, cuya apariencia es dictada por la función que realizan. • La meta final de la robótica es la construcción de robots autónomos, a los que se les pueda ordenar qué hacer, sin que sea necesario decirles exactamente cómo hacerlo. 3
  4. 4. “ ” • El término “robot” fue popularizado por el dramaturgo Checo Karel Capek en su obra RUR (Rossum‟s Universal Robots) de 1921. • El tema de la obra era la deshumanización de la humanidad en una sociedad tecnológica. 4
  5. 5.  Los incentivos principales para el desarrollo de robots son: • Social : reemplazar a los seres humanos en la realización de tareas peligrosas y/o indeseables • Económico : Reducción del costo de la manufactura, a la vez que se mejora 5 la calidad
  6. 6. ñ El diseño de un robot tiene que tomar en cuenta las siguientes cualidades del mundo real : • Inaccessible: los sensores son imperfectos, sólo pueden percibir estímulos locales • No determinístico: el robot nunca podrá estar totalmente seguro de que una acción funcionará exactamente como se espera: las ruedas resbalan, las baterías se agotan, etc. • No Episódico: los efectos de una acción cambian según pasa el tiempo, por lo tanto el robot debe ser capaz de manejar decisiones secuenciales y aprender • Dinámico: un robot debe saber cuándo pensar y cuándo actuar • Continuo: los estados y acciones del robot provienen de un rango variado de configuraciones y movimientos 6
  7. 7. ¿ é 7
  8. 8. á Manufactura Manejo de Materiales Robots Móviles (Gofers / Mobots) Ambientes Peligrosos Telepresencia y Realidad Virtual Aumentar Habilidades Humanas 8
  9. 9.  Las tareas repetitivas de una línea de producción son aplicaciones naturales para la robótica Objetivo fundamental: capacidad de colocar una herramienta en una determinada posición y orientación en el espacio Los usuarios principales son la industria automotriz y la electrónica. La industrial farmacéutica tiende a usarlos en las áreas de Empaque y en Laboratorios. La mayoría de las aplicaciones en manufactura requieren robots con habilidades limitadas para detectar y adaptarse. La simplificación es importante. La programación usualmente es específica a la tarea del robot. No hay mucho espacio para la toma de decisiones autónoma. 9
  10. 10.  Almacenamiento, transporte, entrega de materiales, desde chips de silicio hasta camiones. Tamaño: desde pequeños robots que caben un una mesa hasta enormes grúas robóticas Vehículos Guiados Autónomamente (AGVs) : se usan para transportar recipientes en almacenes DARPA, la rama de investigaciones del Pentágono, tiene un programa Competencia TETSUJIN (Hombre de Acero) $50 millones para desarrollar un JASCHA LITTLE Team: Mechanicus exoesqueleto para aumentar la The muscle: digitally controlled hydraulics Best lift: capacidad de carga de un ser weight: 1,050 lbs height: 8.5 in humano. time: 1.45 sec 10
  11. 11. – ó Pueden viajar por pasillos, elevadores, evitar colisiones con obstáculos tales como muebles … y personas Se usan como mensajeros entre edificios, para acarrear documentos y paquetes Otros tipos: • Guardias de Seguridad • Submarinos exploratorios • Vehículos Aéreos No-Tripulados (UAVs) NASA Scorpion 11
  12. 12.  Aunque un operador humano guíe el robot a control remoto, el robot necesita cierto grado de autonomía para poder reconocer y responder a situaciones que puedan representar peligros para sí mismo y para los seres humanos en el área Ambientes Radioactivos (mantenimiento de plantas nucleares) Manejo de Explosivos (policía, fuerzas militares) Manejo de sustancias tóxicas y materiales biológicos peligrosos Exploración espacial • La autonomía es esencial, los lapsos de comunicación causados por la distancia imposibilitan el control humano directo 12
  13. 13.  Robots controlados a distancia permiten que personas ejecuten tareas remotamente • El operador humano puede usar guantes u otros dispositivos que le provean control y un sentido del tacto; usualmente también se provee retroalimentación visual y de audio. • La simulación apropiada requiere algoritmos que puedan tomar en cuenta factores como inercia, fricción, elasticidad, plasticidad, c olor, textura y sonido, entre otros • Existen sistemas (DaVinci) que permiten que los médicos usen robots para realizar operaciones desde la distancia. 13
  14. 14.  Robots que un humano puede “ponerse” ó “montar” • Máquina Caminante Cuadrúpeda (Quadrupetal Walking Machine):un operador humano lo controla usando movimientos corporales normales • Miembros prostéticos  Cuando un miembro humano es amputado, a menudo el músculo en el área circundante responde a las señales del cerebro generando corrientes myoeléctricas.  Una prótesis robótica puede detectar éstas corrientes y amplificarlas para mover coyunturas y dedos artificiales  Algunas prótesis proveed retroalimentación subcutánea que simula el sentido del tacto  Al presente se investigan y desarrollan manos, brazos, retinas y cócleas artificiales 14
  15. 15. ¿ é á 15
  16. 16.  LINKS : conectores JOINTS : articulaciones EFFECTORS : efectores SENSORS : sensores Grados de Libertad (Degrees of Freedom, dof): cada movimiento posible a lo largo de un eje, o alrededor de un punto • Muñeca: 3 dof – arriba/abajo, izquierda/derecha, rotación • Codo: 1 dof – arriba/abajo • Cuello : 3 dof – 16 arriba/abajo, izquierda/derecha, rotación
  17. 17.  Un robot comúnmente tiene un cuerpo rígido, con conectores rígidos (links) que se mueven (ej. antebrazo, brazo, muslo) Los conectores están unidos entre sí por articulaciones (joints), que permiten su movimiento (ej. hombro, codo, muñeca, rodilla, tobillo) Los conectores finales están unidos a efectores (effectors), usados por el robot para interactuar con el mundo (ej. pies, manos) • Los efectores pueden ser fijos ó intercambiables Sensores : permiten al robot recoger información sobre sus alrededores 17
  18. 18. ó Efectores se usan para:  Locomoción : cambiar la posición del robot relativo a su ambiente  Manipulación : mover ó alterar objetos en el ambiente Actuadores • Para interactuar con el mundo, cada efector debe tener un actuador (actuator), que convierte comandos de software en movimientos físicos • Los actuadores son típicamente motores (eléctricos ó de combustión), ó cilindros (hidráulicos ó neumáticos). 18
  19. 19. ó Los distintos tipos de efectores aceptan distintos tipos de señales: • Binarias: encendido / apagado (ej. Efectores neumáticos) • Valores Discretos: X cantidad de „pasos‟ hacia arriba/abajo (stepper motors) • Valores Continuos: cualquier valor dentro de un rango válido, “muevete a la posición (x=0.15,y= 4.55,z= - 2.11) (servos) • Valores Escalares: rota X grados en dirección contra el reloj (servos) 19
  20. 20. ó Ejemplos de efectores de locomoción • Ruedas • Patas • Orugas • Hélices • Motores a propulsión (jet) Ruedas y Orugas son los tipos más prácticos para la mayoría de los ambientes y superficies • Simples de construir • Proveen apoyo estático • Más fáciles para controlar que las patas 20
  21. 21.  Manipuladores : Efectores que permiten al robot manipular objetos en su ambiente  Movimiento Rotacional: rotación alrededor de un eje fijo  Movimiento Prismático: movimiento en línea recta a lo largo de un eje  Grados de Libertad: Un cuerpo libre en el espacio tiene 6 grados de libertad (3 para posición en x-y-z, 3 para orientación)  Por lo tanto, un robot necesita un mínimo de 6 grados de libertad para que su último conector pueda alcanzar cualquier posición y orientación arbitraria en el espacio 21
  22. 22. 5 Rotary joints6 Rotary joints [6R] 1 Prismatic jointarranged sequentially [5R1P] 6 DOF Total = 6 degrees of freedom 22
  23. 23. 23
  24. 24. 24
  25. 25. 25
  26. 26. Robot COG de MIT• 24 grados de libertad • 3 en el torso • 6 en cada brazo • 2 en la mano • 7 en la cabeza 26
  27. 27.  Efector Final (End Effector): Efector que interactúa directamente con objetos en el mundo • Dedos, pinzas (grippers) • Copas de succión • Destornilladores • Instrumentos de corte • Equipo de Soldadura (laser, ultrasónica, gas) • Pistolas de pintura Grippers pueden variar enormemente en su complejidad • La mayoría de las tareas de manufactura pueden ejecutarse con grippers de dos ó tres dedos • Su simplicidad mecánica los hace más confiables y fáciles de controlar, lo cual es importante en manufactura 27
  28. 28.  Manos Antropomórficas • En EEUU y Japón se realizan investigaciones avanzadas para desarrollar grippers que simulan la mano humana 28
  29. 29. ó• Tipos de Sensores  Visión computarizada  Priorecepción - Encoders  Odometría  Sensores de Fuerza  Sensores Táctiles  SONAR  Sensores de Proximidad  Sensores Fotoeléctricos  Sensores LASER  Sensores de Ultrasonido 29
  30. 30. ó  La meta es extraer información necesaria para tareas tales como manipulación, navegación y reconocimiento de objetos  Para extraer la información visual necesaria para éstas tareas, hay que construir representaciones intermedias  Los algoritmos de procesamiento de imágenes extraen elementos primitivos de las imágenes, tales como filos, fiduciales y regiones 30
  31. 31. ó• Priopercepción  Significa “percepción de estímulos internos”  Sensores prioreceptivos le dicen al robot dónde están sus miembros• Encoders : se usan para proveer información exacta sobre la extensión, posición ó ángulo de un conector ó articulación• Encoders Lineares vs rotationales 31
  32. 32. • Cuando la salida (output) de un encoders se retroalimenta al mecanismo de control de movimiento, el robot tiene mucha más exactitud que un ser humano• Exactitud:  Robot : unas pocas milésimas (1/1000) de pulgada  Human : 0.5 – 1.0 pulgada• Aún usando encoders, a menudo los robots se programan para que regresen a una posición cero cada cierto tiempo para recalibrarse. 32
  33. 33. í Cuando un robot mide cambios en su posición, ó en la posición de un efector, basado en sensores que miden la posición de una rueda, el número de pasos, etc. Cuando un efector no tiene retroalimentación de un encoder, se usa la odometría para estimar la posición del robot ó el efector Slippage (resbalo) : debido a ésto el error posicional de una rueda aumenta según el robot se mueve Orientación : puede medirse más exactamente que posición, usando un compás magnético ó un giroscopio Acelerómetros : miden cambios en velocidad 33
  34. 34.  Hay tareas que requieren el control preciso de fuerzas, en adición del control de posición Las fuerzas pueden regularse controlando la corriente en un motor eléctrico El control preciso de la fuerza requiere un sensor de fuerza • Comúnmente se pone entre el manipulador y el efector final • Puede sentir fuerzas y torques en seis direcciones Usando el control de fuerza, un robot puede moverse a través de una superficie mientras mantiene contacto con una presión constante (compliant motion) 34
  35. 35. á Versión robótica del sentido humano del tacto Usan material elástico y un esquema sénsil para medir la distorsión en el material mientras hace contacto El sensor produce una matriz de puntos en la superficie elástica, análogo a una imagen de camara pero con deformación en lugar de intensidad de luz Usa algoritmos análogos a los de visión para computar información de posición para los objetos que el sensor toca Ésto es análogo a la forma en que los humanos humanos aplican con los dedos la presión mínima necesaria para sostener un objeto, sin apretar demasiado ni demasiado poco (control motor fino) También pueden detectar vibraciones 35
  36. 36. 36
  37. 37.  SOund Navigation And Ranging Provee información de distancia y dirección sobre objetos cercanos al robot A menudo se usa en sistemas de emergencia para evitar colisiones de alta velocidad Se usa para crear un mapa del ambiente del robot en un área extensa • Se usa un arreglo de sensores a lo largo del perímetro del robot, cada uno apuntando en una dirección distinta SONAR funciona midiendo el tiempo que se toma un pulso de sonido en alcanzar un objeto, reflejarse y ser detectado • Se acostumbra usar un pulso de 50 kHz, que es más del doble del límite máximo del oído humano (20kHz) 37
  38. 38.  Sensores de proximidad: • Sensor Inductivo  Funciona según el principio electromagnético  Sólo detecta objetos metálicos  Distancia: 0.5 – 10 mm • Sensor Capacitivo:  Funciona según el principio de capacitancia eléctrica  Puede detectar objetos de cualquier material, requiere calibración  Distancia: 10 mm • Sensor Hall Effect:  Funciona según el principio de diferencial de potencial eléctrico  Detecta campos magnéticos sin usar corriente eléctrica 38
  39. 39. é Sensores Fotoeléctricos (Luz visible, infrarojos, LASER)  Amplia variedad  Funcionan a distancias grandes  Tienen dificultades para “ver” materiales que no reflejen bien la luz (por ejemplo, foam negro), ó que la reflejan a un ángulo (superficie de espejo) • Through – beam = requiere un emisor y un receptor. El emisor dispara un rayo de luz hacia el receptor, y detecta cuando el rayo se interrumpe [Ejemplo: puertas de marquesina] • Retroreflective / diffusse = emisor y receptor en una misma unidad, el emisor dispara un rayo de luz hacia un punto focal. El receptor sólo recibe señal cuando hay presencia de un objeto en el punto focal • Sensores Mark = detectan cambios en color • Sensores de Fibra Óptica = se usan para detectar piezas muy pequeñas ó en lugares difíciles de alcanzar 39
  40. 40.  Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation Múltiples usos: • Medir rango (distancias), espesor, profundidad con gran exactitud • Detección de presencia / ausencia de objetos pequeños • Lectura de códigos de barra • Mapas de perfil y superficie de un objeto ó un área Permiten al robot actualizar la información del sensor rápidamente (muchas veces por segundo)  Pueden detectar cualquier objeto ó superficie que refleje el sonido  Son inmunes a efectos de la luz ambiental y al color del objeto  Pueden detectar a grandes distancias  No tienen problemas detectando foam negro 40
  41. 41. 41
  42. 42.  Marvin Minsky – pionero de IA, MIT Inteligencia: medida de la habilidad de un sistema de aprender de sus experiencias y modificar su propio comportamiento de acuerdo a lo aprendido Emoción : patrones de comportamiento estereotipados, reforzados mediante la selección natural porque tienen un valor demostrado para la supervivencia. • Es una tendencia del comportamiento que evoluciona en sistemas auto- modificables porque ayuda al sistema a obtener imperativo principal • En términos orgánicos, éste imperativo principal es la supervivencia • Una IA podría evolucionar sus propios rasgos de comportamiento – sus propias emociones - no necesariamente iguales a los humanos • Podría ser compulsivamente racional, insaciablemente curiosa, super eficiente, etc. 42
  43. 43.  Consciencia : si alguna vez una máquina desarrolla consciencia, será radicalmente distinta al entendimiento humano del concepto. El ser humano está consciente de sí mismo existiendo en una región localizada del espacio tridimensional definida por el foco de nuestros sentidos. Hemos evolucionado con la habilidad de construir modelos mentales de extensiones de ese espacio, donde éste y otros objetos se mueven e interactúan. Una IA podría percibir el mundo mediante una gran variedad de canales sensoriales, distintos a los humanos 43
  44. 44.  El ideal es que una Inteligencia Artificial pueda, como lo hace el ser humano, generar su propio marco general de conceptos y conocimientos, en base a sus experiencias Sentido común: que la IA del robot pueda reconocer limitaciones razonables cuando desarrolla una estrategia para resolver problemas y ajustar la estrategia de acuerdo con tales limitaciones El ser humano aprende el „sentido común‟ mediante la experiencia, aculturación, aprendizaje formal A la IA de un robot hay que enseñarle hasta lo más básico y fundamental, cosas que para nosotros son tan obvias que ni pensamos que tuvimos que aprenderlas 44
  45. 45.  Un bebé humano nace sin conocimientos del Universo ni de otros objetos, PERO con capacidad de deducir conceptos generales de experiencias específicas Un niño de 2 años ya tiene un modelo mental de objetos en un espacio 3D, y de sí mismo en ese espacio. Puede interpretar patrones visuales en su retina en términos de ese modelo mental del espacio 3D a su alrededor. Sabe que dos objetos no pueden ocupar el mismo punto en el espacio a la misma vez, que las cosas se caen si no las sostienes, que un objeto sigue existiendo aunque por el momento no lo veas, que hay cosas duras que se parten y cosas blandas que se doblan, etc. 45
  46. 46.  El marco general de conceptos y conocimientos del niño se forma con experiencias y aprendizajes. Cuando tiene que resolver un problema ó realizar una tarea, el niño automáticamente aplica las limitaciones razonables que haya aprendido, y así sabe cuáles estrategias son posibles y cuáles no, cuáles hacen sentido y cuáles no. Ejemplo: Tomar un objeto de una gaveta cerrada en el piso de abajo y llevarlo al piso de arriba. Sentido común: • Hay que abrir la gaveta para tener acceso al objeto • No puedes atravesar paredes ni techos • Tienes que usar la escalera Si no hay limitaciones („constraints‟), la cantidad de soluciones a un problema son prácticamente infinitas. En cuanto aplicamos las limitaciones del sentido común, la cantidad de soluciones aceptables se reduce, pero en general la calidad de las soluciones que quedan es mayor 46
  47. 47.  Para que una IA desarrolle „sentido común‟ , habría que: • Incluir restricciones en su base de conocimiento • Exponerla a un ambiente donde desarrolle experiencia mediante un proceso de interacción y feedback  IA funciona mejor para interacciones con el ambiente que están definidas por leyes físicas. Es más fácil determinar cuáles cosas PUEDEN hacer y cuáles no, en base a tales leyes  Donde IA tiene aún problemas es entendiendo cuáles cosas no DEBE hacer, porque eso depende del sentido común 47
  48. 48.  Evolución de IA va en dirección contraria a la de los organismos biológicos Organismos: • Instintos primero • Luego emociones y sentido común • Finalmente capacidad intelectual  Selección natural – organismos biológicos tuvieron que desarrollar consciencia de su ambiente (awareness) y aprender cómo funcionan las cosas en ese ambiente para sobrevivir  IA no surge de un proceso de selección natural y supervivencia, sino de diseño  Computadoras se diseñaron para ejecutar tareas especializadas, complejas, de forma rápida y eficiente.  Pero NO tienen consciencia de sus acciones ni de su ambiente 48
  49. 49. ó 49
  50. 50. ó  El elemento principal para un robot analizar un problema es el “estado del espacio” (state space), definido como todas las posibles configuraciones del ambiente  En robótica, el “state space” incluye el cuerpo del robot  En robótica el “state space” es continuo, en el que tanto la configuración del cuerpo del robot, como la localización de los objetos en el espacio físico, están definidas por coordenadas con valores reales.  Dado a que el número de estados es infinito, no pueden usarse algoritmos de búsqueda estandard en éstos casos. Robot Shakey (1969) 50
  51. 51. ó El Espacio de Configuración (EC) es el espacio de todas las posiciones posibles El EC se usa para determinar si existe un camino por el que el robot puede llegar de un punto a otro Obstáculos en el mundo real son incorporados en el modelo del robot (mapped) como obstáculos de EC, mientras que el resto del EC no ocupado por obstáculos es incorporado como espacio libre. Tipos de movimiento: • Senda de tránsito (Transit path) : el robot se mueve libremente • Senda de transferencia (Transfer path) : el robot mueve un objeto 51
  52. 52. ó ó 52
  53. 53. ó ó Problema fundamental de navegación robótica autónoma: decidir cuáles movimientos el robot debe ejecutar para obtener el posicionamiento deseado de objetos físicos (incluyéndolo). Es un problema extremadamente difícil de resolver Existen cinco (5) tipos principales de algoritmos para ésto: • Cell decomposition • Skeletonization • Fine motion / Bounded error planning • Landmark-based navigation • Online algorithms 53
  54. 54.  Rompe el espacio continuo en un número finito de célular, convirtiendo el problema de encontrar una senda en un problema de búsqueda discreta 54
  55. 55.  Computa un esqueleto unidimensional del EC, convirtiendo el problema en uno de búsqueda gráfica 55
  56. 56.  Asume incertidumbre ó error en las lacturas de sensores y actuadores / encoders FMP crea un plan basado en lecturas de sensores que funcionará irrespectivamente de las condiciones iniciales En algunos casos puede computar planes que tendrán éxito aún cuando el error de los actuadores, encoders y sensores es muy grande Ejemplo : • Robot tiene que moverse de su punto inicial hacia el orificio • Condición de terminación es contacto con una superficie • Comandos de movimiento son a velocidad constante • Hay incertidumbre en la velocidad real vs especificada 56
  57. 57.  El robot puede moverse por cualquier punto en la región en forma de cono Podría llegar al orificio, pero lo más probable es que llegue a uno de los lados Una vez el robot toque una superficie, como no sabrá de cuál lado del orificio está, no sabrá hacia cuál lado moverse 57
  58. 58.  El robot se mueve deliberadamente hacia un lado del orificio, siguiendo el vector de velocidad indicado por Cv El movimiento termina cuando el robot tiene contacto con una superficie El robot se mueve a lo largo de la superficie, siguiendo el vector Cv hasta que alcanza el orificio La planificación de movimientos finos es altamente compleja, su dificultad aumenta exponencialmente con la extensión del EC y el número de pasos en el plan 58
  59. 59.  Un robot usa puntos de referencia (landmarks) en el ambiente para determinar dónde está Asume que existen regiones en las que el robot puede conocer su posición con exactitud mediante esos landmarks Landmarks se definen en el modelo como puntos con un “campo de influencia” circular alrededor El robot conoce su posición exacta dentro de éstos campos de influencia Fuera de los campos de influencia, no tiene información directa de su posición, sólo información de su orientación 59
  60. 60.  G es la región meta (Goal), con una proyección Gv con respecto al vector v de velocidad v del robot Si el robot alcanza cualquier punto en éste cono de proyección, definitivamente alcanzará a G La proyección Gv intersecta el campo de influencia del landmark D1 Como el robot tiene información precisa dentro del campo de influencia de D1, si alcanza cualquier parte de éste, puede moverse con exactitud a la parte de D1 que intersecta con la proyección Gv y alcanzar G usando el vector de velocidad v 60
  61. 61.  Inicialmente asume que el ambiente es completamente desconocido, y el robot debe planificar su navegación sobre la marcha Cuando el ambiente es poco conocido, el robot no puede planificar una senda libre de colisiones y alcanzar la meta en todos los casos Los algoritmos en línea producen un plan condicional que toma decisiones durante la ejecución Son simples porque tienen que tomar decisiones “en vivo” No pueden “recordar” mucho sobre su ambiente La mayoría de los algoritmos requieren un sensor de posición bastante exacto Los algoritmos en línea son rápidos en términos de tiempo de cómputo, pero casi nunca encuentran una solución óptima 61
  62. 62.  S es el punto de comienzo, G es la meta, l es la línea recta entre la posición inicial y la meta El robot comienza moviéndose hacia G siguiendo l El robot encuentra un obstáculo, se detiene y marca esa posición como Q El robot camina alrededor del obstáculo en dirección de las manos del reloj, hasta regresar a Q Durante el trayecto, el robot marca puntos donde cruza a l y registra cuándo ha caminado para alcanzarlos El robot determinará que Po es el punto que cruza l que está más cerca de G Una vez regresa a Q, regresará a Po por la ruta más corta, y de Po irá a G por l 62
  63. 63. Ó 63
  64. 64. ó  Aprendizaje directo  Mediante dispositivos de  GESTUAL enseñanza(teclado, jostick... )  Articulados  Movimientos elementales  Explícita  Cartesianos PROGRAMACIÓN EN  (movimiento) TEXTUAL  Estructurado ROBÓTICA   Modelo Orientado a Objetos  Especificativa  (modelo)  Modelo Orientado a Objetivos o Tareas 64
  65. 65. ó ANORAD EMILY VAL MAL RCL RPL SIGLA RAPT Autopass LAMA Strips Hilaire 65
  66. 66. ó 66
  67. 67. ó Médicas Exploración Espacial Robótica Industrial Laboratorios Exoesqueletos Policía Militares • Terrestres • Aéreas • Marítimas Inteligencia Sistemas de Información Androides Prototipos 67
  68. 68. éSistema Da Vinci de Cirugía Remota Robótica 68
  69. 69. 69
  70. 70. 70
  71. 71. 71
  72. 72.  Integrated Diagnostics, David Cumming, Future Technologies in Medtronics, Universität des Saarlandes / Korea Institute of Science and Technology, Saarbrücken Germany www.kist-europe.de 72
  73. 73. 73
  74. 74. 74
  75. 75. ó 75
  76. 76. 76
  77. 77. ó Tipos de Robots • Articulado • SCARA Gantry / XYZ / Cartesiano • Pick and Place Controles • PLCs • Relay Ladder Logic • Sistemas SCADA Impacto de robótica en el negocio 77
  78. 78. • Desde sistemas sencillos de dos links y un joint, hasta sistemas complejos con diez ó más joints interactuando• Pueden usarse para manipular piezas muy pequeñas con precisión microscópica 78
  79. 79.  Selective Compliant Articulated/Assembly Robot Arm (SCARA) Robot industrial de 4-ejes • Cinemática simula un brazo humano primer joint = hombro • Segundo joint = codo • Éstos dos permiten movimiento en ejes X y Y • Tercer joint = joint de traslación se mueve a lo largo de Z • Último joint = Theta-Z, permite rotación (muñeca) • Aplicaciones: ensamblaje, empaque Usuario principal es la industria electrónica, en la fabricación de boards de circuitos (printed circuit boards), montar semiconductores y otros componentes 79
  80. 80. ó Un robot cartesiano es un robot industrial cuyos tres ejes de control principales son lineales (se mueven en línea recta en vez de rotar) y son perpendiculares entre sí. Ventaja : simplifica las soluciones de movimiento del brazo Robots Cartesianos con el miembro horizontal apoyado en ambos extremos se conocen como robots Gantry 80
  81. 81. 81
  82. 82.  Programmable Logic Controller Se usan en robótica industrial en lugar de PCs regulares Especializados en manejar gran cantidad y variedad de I/Os a alta velocidad Diseñados para ambiente de manufactura (uso continuo, vibración, camp os magnéticos, etc.) 82
  83. 83.  Representación gráfica de la programación lógica de PLCs 83
  84. 84.  Supervisory Control and Data Acquisition Permite monitorear y controlar todas las máquinas y robots en una línea de producción Puede monitorear:  Cantidad producida por unidad de tiempo  % aceptable / % defectuoso  Defectos específicos  Estado de cada máquina  Fallas  Downtime  Ejecutoria de línea 84
  85. 85. 85
  86. 86. Tablet Processing Workstation  Tablet Assay  Capsule Assay  Drug Assay  Content Uniformity  Blend Uniformity  Other Impurities  Stability analysis  Quality Assurance 86
  87. 87. Multidose G3 Automated Dissolution • USP type I and II Dissolution Testing • Quality Assurance testing • Immediate release dosage forms • Extended release dosage forms • Dynamic media preparation • Method development • Dosage form development 87
  88. 88. ó Robots reemplazan operadores de manufactura • Aumentan producción total y calidad • Más rápidos y exactos • No se cansan, ni toman recesos, vacaciones, licencias, etc • Repetibilidad y reproducibilidad mejor que humanos Robots son menos tolerantes de variabilidad en materia prima y condiciones ambientales que humanos Pueden reducir cantidad de operadores PERO requieren aumentos en mecánicos, técnicos, programadores. El gasto de nómina podría aumentar aunque haya menos empleados Aumento en costo de repuestos, updates, upgrades PR está retrasado en uso de robótica y otras tecnologías modernos por la Sección 936 88
  89. 89. Univ of Washington Arm ExoskeletonUC Berkeley Lower Extremity Exoskeleton 89
  90. 90. í Manejo de explosivos Monitoreo / recopilación de información 90
  91. 91. ó US Army Explosives Ordnance Disposal robot German Army MP RobotUSAF Perimeter Guard US Navy Explosives 91 Ordnance Disposal robot
  92. 92. ó USAF Sentry robotsHexapod Wallcrawler 92
  93. 93. ó éBoeing X45 US Navy Pegasus 93 USAF / CIA PredatorUSAF Global Hawk
  94. 94. ó é TOMAHAWK CRUISE MISSILE 94
  95. 95. ó íRobots para investigación, exploración, buscaminas 95
  96. 96. ó íDeep Flight, minisubmarino robot 96
  97. 97.  MAVs : Micro Air Vehicles Universidad de Florida está desarrollando (financiado por NASA y USAF) UAVs del tamaño de pájaros, con la capacidad de alterar su geometría (como por ejemplo, mover sus alas al volar) Volarían en zonas urbanas, entre edificios y por callejones, usando sensores de explosivos, químicos, radiación, antenas, micróf onos, cámaras, etc. Cuentan con GPS y sistema de comunicación Piloto automático a bordo – casi 100% autónomos Capaces de identificar obstáculos inesperados, re-planificar su ruta de vuelo y completar su misión, todo por cuenta propia Podrían ser operacionales para 2009. 97
  98. 98. ó Unidades de Tape Backups 98
  99. 99. HONDAP2 P1 ASIMO 99
  100. 100. SONY 100
  101. 101. TOYOTA 101
  102. 102. Universidad Técnica de Munich - JOHNNIE 102
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