Rob

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Robótica Inteligente

• L. Enrique Sucar
• Alberto Reyes
• ITESM Cuernavaca

2
Representación del Espacio

• Representación del espacio mapas
• Descomposición espacial
• Mapas Geométricos
• Mapas topológicos
• Representación del robot espacio de
  configuraciones

3
Representación del espacio

• Una representación interna del espacio puede
  servir para al menos 3 objetivos
• Identificar el espacio libre
• Reconocer regiones en el ambiente
• Reconocer objetos en el ambiente

4
Mapas

• Modelo del ambiente generalemnte se representa
  el espacio libre y el espacio ocupado
  (obstáculos) mediante una representación
  geométrica un mapa
• Tipos de mapas
• Mapas métricos
• Decomposición espacial
• Representaciones geométricas
• Mapas topológicos

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Decomposición espacial

• Se representa el espacio libre y/o obstáculos
  directamente mediante una discretización.
• Dos formas básicas descomposición y geométrico
• Descomposición se representa mediante una
  discretización en un con junto de celdas básicas,
  por ejemplo
• Rejilla de ocupación espacial (occupancy grids)

6
Ejemplo mapas métricos

7
Ejemplo

• Rejilla uniforme

8
Ejemplo

• rejilla

9
Otras decomposiciones espaciales

• Una desventaja de una rejilla uniforme es el alto
  número de elementos requerido para espacios
  grandes
• Otras alternativas
• Quadtree (árboles cuaternarios)
• BSP (árboles de partición del espacio)
• Decomposición exacta

10
Ejemplo

• quadtree

11
Ejemplo

• BSP

12
Ejemplo

• exacto

13
Mapa de Rejilla Probabilístico

• Cada celda tiene asociada una probabilidad de
  estar ocupada

14
Fusión sensorial simulación
Mapa
Ambiente simulado
15
Fusión Sensorial robot real
16
Fusión Sensorial robot real
Mapa construido
Dibujo ideal de una casa
17
Representaciones Geométricas

• Geométrico se representa mediante figuras
  geométricas básicas en 2 ó 3 dimensiones.
• 2-D
• Puntos
• Líneas, polilíneas
• Círculos
• Poliedros (triángulos)
• Splines

18
Ejemplo

• triangulación

19
Ejemplo

• Segmentos de línea

20
Ejemplo

• Segmentos de línea

21
Mapas Topológicos

• Se considera el ambiente como una serie de
  lugares y conexiones entre dichos lugares.
• Esto se puede considerar como un grafo
• Nodos lugares
• Arcos conexiones
• Se le puede incorporar información métrica al
  grafo longitud y orientación de los arcos

22
Ejemplo mapa topológico

• Grafo de conectividad entre cuartos

23
Ejemplo mapa topológico

• Grafo de conectividad entre cuartos

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Representación del robot

• Espacio de configuraciones
• Robot puntual

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Espacio de configuraciones

• Grados de libertad
• Se refiere a los posibles movimientos de un robot
  (X,Y,Z y rotaciones)
• Para manipuladores, cada articulación provee un
  grado de libertad (se requieren 6 para ubicar un
  manipulador en cualquier posición y orientación)
• Robots móviles
• Movimiento en el plano X-Y y rotación

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Configuración de un robot

• La configuración de un robot se refiere a la
  posición de sus todas articulaciones que definen
  su estado en el espacio

Q2
Q1
27
Espacio de configuraciones

• Espacio n-dimensional donde se ubica cada grado
  de libertad del robot el robot (orgáno
  terminal) se puede ver como un punto en este
  espacio

Q2
Q1
28
Espacio de configuraciones
Para un robot móvil, la configuración del robot
está dada por su posición X-Y y su orientación

• Ejemplos
• Robot Scout X, Y, Q1
• Robot Nomad X,Y, Q1, Q2

29
Espacio de configuraciones robot móvil
Y
X
Q1
30
Ejemplo espacio de configuraciones, de
obstáculos y espacio libre
Q2
Q1
31
Robot puntual

• Considerando un robot cilíndrico, el espacio de
  obstáculos / libre se puede visualizar en 2-D
  extendiendo los obstáculos por el diametro del
  robot

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Espacio para robots móviles

• El robot se puede ver como un punto en este
  espacio lo que facilita la planficación de para
  navegación

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Ejemplo de espacio de configuraciones
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Referencias

• Kortenkamp et. al Parte III
• Russell y Norvig Cap 25
• Dodek y Jenkin Cap 5

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Examen Parcial 2

• Demostración de Prototipo por equipos en el
  laboratorio
• Entregar (impreso y por correo) un reporte que
  integre el trabajo realizado a la fecha (indicar
  el No de equipo)