Instituto Tecnol

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ROBÓTICA

• Instituto Tecnológico de Morelia

M.C. Rogelio Ferreira Escutia M.C. Miriam Zulma
Sánchez Hernández
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Inteligencia Artificial

• Ciencia de la obtención de máquinas que logren
  hacer cosas que requerirían inteligencia si las
  hiciesen los humanos. (Minsky, 1968)
• La IA es el diseño de sistemas Inteligentes, que
  exhiben características que asociamos con la
  inteligencia humana, como el aprendizaje y el
  razonamiento Barr-Feigenbaum,1986.

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Fundamentos de la IA

• FILOSOFÍA
• De la cual han surgido teorías acerca del
  Razonamiento y el Aprendizaje
• MATEMÁTICAS
• Han aportado teorías formales relacionadas con la
  lógica, probabilidad, toma de decisiones y la
  computación
• PSICOLOGÍA
• Investiga la mente humana
• LINGÜÍSTICA
• Ofrece teorías sobre la estructura y el
  significado del lenguaje
• COMPUTACIÓN
• Aporta el conjunto de herramientas para que la IA
  se convierta en una realidad hoy en día

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Qué es un ROBOT?

• 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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ROBOT

• La definición adoptada por el Instituto
  Norteamericano de Robótica aceptada
  internacionalmente para Robot es
• Manipulador multifuncional y reprogramable,
  diseñado para mover materiales, piezas,
  herramientas o dispositivos especiales, mediante
  movimientos programados y variables que permiten
  llevar a cabo diversas tareas.
• Si buscamos en otras fuentes especializadas o
  diccionarios encontraremos
• Aparato automático que realiza funciones
  normalmente ejecutadas por los hombres.
• El término "robot" se debe a Karel Capek, quien
  lo utilizó en 1917 por primera vez, para
  denominar a unas máquinas construidas por el
  hombre y dotadas de inteligencia. Deriva de
  "robotnik" que define al esclavo de trabajo

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HISTORIA DE LOS ROBOTS Los autómatas

• Precursores de los robots mecánicos (La primer
  máquina compleja construida por un hombre, fue
  llamada autómata)
• Mecanismos de reloj
• El más famoso Concertista de tímpano (1784),
  cambiaba de melodías
• El autómata de Maillardet, fabricado alrededor de
  1800 en Londres
• 4 dibujos y 3 poemas
• Restaurado en el Instituto Franklin

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(No Transcript)
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LA CIBERNÉTICA (años 50)

• Grey Walter, 1941
• Burden Neurological Institute (UK)
• 8 tortugas
• Un fototubo como ojo
• Comportamiento tropistas baile alrededor de una
  luz
• Recarga al detectar descarga

Intelligent Autonomous Systems Laboratory
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LA ELECTRÓNICA (años 60)

• John Hopkins University (USA)
• Transistores
• Centrado con sonar
• Brazo de recarga
• Celulas fotoeléctricas (enchufes negros)
• Tarea patrullar pasillos

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LOS ORDENADORES (años 70)

• Carrito con visión
• Stanford University (USA)
• Ordenador externo

• Seguimiento visual
• Luz natural
• Tarea Seguimiento de línea

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LOS ORDENADORES

• Ordenador Shakey
• Stanford University (USA)
• Ordenador externo planificación
• Ordenador interno control
• Cámara de TV
• Capaz de encontrar objetos regulares
• Entorno altamente controlado
• Tarea Planificar movimientos

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LOS ORDENADORES EMBARCADOS (años 70)

• Versión moderna del carrito
• Stanford University
• Dos cámaras de TV
• Reconstrucción 3D limitada

• Entorno estructurado Reconoce objetos regulares
• Tarea Navegación
• Muy lento, 5 horas para navegar 30 metros.

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NAVEGACIÓN EN ENTORNOS REALES (años 90)

• Xavier, Carnegie Mellon University
• Construcción de mapas y navegación
• Entorno no estructurado
• Tarea navegación
• Ordenador PCs, Unix

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HABILIDADES ACTUALES

• Mejora del Hardware
• Primeros usos de robots móviles cortacésped
• Navegación superada
• Japón Humanoides

Robot Kismet, MIT
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EL FUTURO

• 2005 Manejo de mapas 3D
• 2010 Electrodomésticos robóticos
• 2020 Robots de propósito general
• 2030 Primates robóticos
• Interacción con humanos
• Aprendizaje, Adaptación

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El Sojourner, de la misión espacial Pathfinder,
proyecto de la NASA, que tocó suelo marciano el
04/07/1997. Es un robot pequeño (65cm x 45 cm x
25 cm) que se puede mover a 0,6 m/min y que tenía
varios objetivos científicos y tecnológicos
El perro robot de Sony!  Se llama AIBO, pesa unos
16 kg y cuesta alrededor de US 2000. Tiene el
aspecto de un can común y su comportamiento es
como tal
Hoy robots cirujanos realizan intervenciones
quirúrgicas con la presteza del mejor colega
humano. Este de la foto es un colaborador del
cirujano
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El Sojourner, de la misión espacial Pathfinder,
proyecto de la NASA, que tocó suelo marciano el
04/07/1997. Es un robot pequeño (65cm x 45 cm x
25 cm) que se puede mover a 0,6 m/min y que tenía
varios objetivos científicos y tecnológicos
El perro robot de Sony!  Se llama AIBO, pesa unos
16 kg y cuesta alrededor de US 2000. Tiene el
aspecto de un can común y su comportamiento es
como tal
Hoy robots cirujanos realizan intervenciones
quirúrgicas con la presteza del mejor colega
humano. Este de la foto es un colaborador del
cirujano
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Cog es un proyecto del MIT basado en la premisa
de que la inteligencia humanoide requiere
interacción humanoide con el mundo. Tiene un
conjunto de sensores y actuadores que intentan
aproximar su funcionamiento a los sentidos y
movilidad del cuerpo humano.
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ROBÓTICA

• Concepto
• Tipos de robots
• Elementos de un robot

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Robótica

• Existe una ciencia, que implica un gran reto para
  los investigadores, debido a que abarca un gran
  conjunto de áreas afines entre sí. Éste campo es
  la Robótica. Algunas de éstas áreas son
• Visión Por medio de imágenes que capta un robot,
  puede reconocer objetos y evitar obstáculos, esto
  le ayuda a moverse dentro de su entorno.
• Instrumentación y Control Por medio de varios
  tipos de sensores, se pueden reconocer los
  objetos que se encuentran alrededor, así como
  saber la ubicación del robot. También se requiere
  desarrollar nuevos tipos de mecanismos para mover
  los robots.

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Robótica

• Planeación Por medio de algoritmos de
  planeación, se generan secuencias de acciones a
  ejecutar por un robot, para cumplir una lista de
  tareas.
• Aprendizaje El aprendizaje ayuda a que un robot
  reciba información de entorno y poder aprender de
  él, mejorar su comportamiento y realizar mejor
  sus tareas.

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Tipos de Robot

• 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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Robot

• Curso Robótica Móvil, Enrique Sucar, ITESM
  Cuernavaca 2004.

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Actuadores

• Un robot interacciona con el mundo a través de
  sus actuadores.
• Dos tipos principales
• Locomoción cambiar la posición del robot
• respecto al medio ambiente (trasladarse de un
  lugar a otro)
• Manipulación mover otros objetos en el medio
• ambiente (manejo de objetos)

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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.

Aquí va un brazo de robot
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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
• a) posición y movimiento
• Codificadores en uniones de manipuladores
• Odometría en robots móviles
• b) De choque (bumpers).
• c) Táctiles.
• d) Ultrasonido (sonares).

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Sensores

• Detector de choques

• Sonares

30
Sensores

• Cámara de video

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Sistema Eléctrico

• 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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Memoria (Inteligencia)

• Conocimientos que tiene el robot Mapas,
  comportamientos
• MAPAS
• Topológicos
• Métricos
• Elementos geométricos
• COMPORTAMIENTOS
• Ad-hoc incorporados por el programador
• Aprendidos Redes neuronales, algoritmos
  genéticos, etc.

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LEYES DE LA ROBÓTICA

• El término "robótica" termino de popularizarse
  por Isaac Asimov, quien la comenzó a utilizar en
  una de sus obras en 1942. 
• Asimov propuso tres "Leyes de la Robótica", a las
  cuales les añadió una cuarta, llamada Ley Cero.
  Estas son.
• Ley Cero Un robot no puede dañar a la humanidad,
  o a través de su inacción, permitir que se dañe a
  la humanidad.
• Primera Ley Un robot no puede dañar a un ser
  humano, o a través de su inacción, permitir que
  se dañe a un ser humano.
• Segunda Ley Un robot debe obedecer las órdenes
  dadas por los seres humanos, excepto cuando tales
  órdenes estén en contra de la Primera Ley.
• Tercera Ley Un robot debe proteger su propia
  existencia, siempre y cuando esta protección no
  entre en conflicto con la Primera y la Segunda
  Ley.

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(No Transcript)
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