Robots Autónomos - RUA: Principal · – Un robot es una máquina la cual puede ser programada...

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Robots AutónomosMiguel Cazorla, Otto Colomina

Depto. Ciencia de la Computación e I.A. Universidad de Alicante

Robots AutRobots AutóónomosnomosMiguel Miguel CazorlaCazorla, Otto Colomina, Otto Colomina

DeptoDepto. Ciencia de la Computaci. Ciencia de la Computacióón e n e I.AI.A. . Universidad de AlicanteUniversidad de Alicante

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Presentación RobóticaPresentaciPresentaciPresentacióóón Robn Robn Robóóóticaticatica

• Tipo Optativa. Cuatrimestral• Créditos 3 teóricos y 3 prácticos • Profesores

Miguel Ángel Cazorla Quevedo. Otto Colomina Pardo• Evaluación

– Examen de teoría (30% de la nota final)– Prácticas (70%)– Para aprobar se deben aprobar las dos partes por

separado– Se guarda la nota de prácticas, no la de teoría– Para optar a matrícula de honor es necesario el

desarrollo de un trabajo optativo (también sube nota)

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Objetivos (y no objetivos)Objetivos (y no objetivos)Objetivos (y no objetivos)Objetivos (y no objetivos)

• Conocer los componentes básicos de un robot• Conocer las limitaciones de los sistemas

robóticos• Aprender las distintas técnicas básicas para

realizar tareas• NO es teoría de control• NO nos interesan cinemática o dinámica• NO veremos brazos robots

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Contenido teóricoContenido teContenido teContenido teóóóricoricoricoIntroducción a la robótica.

Robótica e inteligencia artificial. Componentes y capacidades de un sistema robótico.

Sistemas de coordenadas, transformaciones y localización de objetos Modelos geométricos y de movimiento Sensores.

Tecnologías, sensores internos Sensores de localización, odometríaSensores de rango, rejilla de ocupación

Visión para robots Evitación de obstáculos mediante información global

Grafo de visibilidad, descomposición del espacio libre Robot geométrico y con giro.

Evitación de obstáculos mediante información local Mapas del entorno

Construcción de mapasNavegación con mapas

Localización bayesianaAplicaciones robóticas

RobocupPersonas y robots famososRobótica industrial. Modelos y aplicaciones

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PrácticasPrPrPrááácticascticascticas

• Uso de un simulador de robots móviles Player/Stage

• Trabajo con robots reales: Aibos

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Trabajos optativosTrabajos optativosTrabajos optativosTrabajos optativos

• Estudio de algún sistema robótico (p.e. marspathfinder)

• Implementación de algún algoritmo en un robot real

• Ídem con simuladores• Cualquier idea que tengáis

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Recursos adicionalesRecursos adicionalesRecursos adicionalesRecursos adicionales

• Página de la asignaturahttps://moodle.ua.es/moodle/course/view.php?id=23

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Bibliografía recomendadaBibliografBibliografBibliografííía recomendadaa recomendadaa recomendada

• G. Dudek and M. Jenkin, Computational Principles of Mobile Robotics, CambridgeUniversity Press, 2000

• R. Arkin. Behavior Based RoboticsThe MIT Press, 1998

• R. Murphy. Introduction to AI Robotics.The MIT Press, 2000

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Introducción: robóticaIntroducciIntroduccióón: robn: robóóticatica

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¿Qué es un robot?¿¿¿QuQuQuééé es un robot?es un robot?es un robot?

• Definición:– Un robot es una máquina la cual puede ser

programada para hacer una variedad de tareas, de la misma forma que un computador es un circuito electrónico el cual puede ser programado para hacer una variedad de tareas.

• Ya, pero: ¿qué es un robot?– Para nosotros: dispositivo capaz de actuar sobre

el entorno y percibir el entorno. Debemos ser capaces de programarlo para que actúe de manera autónoma

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Ejemplos de robotsEjemplos de robotsEjemplos de robotsEjemplos de robots

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Partes de un robotPartes de un robotPartes de un robotPartes de un robot

• Tres partes perfectamente diferenciadas:– Actuadores: motores, luces, brazos, ruedas, etc. y

en definitiva cualquier aparato que permita interactuar con el entorno

– Sensores: sonar, láser, cámaras, contacto, etc. y cualquier aparato que nos proporcione información del entorno

– Inteligencia: métodos, algoritmos, etc. que nos van a permitir, a partir de la información de los sensores, interactuar con el entorno

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La palabra RobotLa palabra La palabra La palabra RobotRobotRobot

• Fue usada por primera vez en la obra RUR: Rossum’s Universal Robots de Karl Capek

• En esta obra, unos esclavos (robot=esclavo) creados por el hombre se rebelan contra los humanos

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Robots en la literaturaRobots en la literaturaRobots en la literaturaRobots en la literatura

• La literatura, junto con el cine, ha extendido el concepto de robot

• Isaac Asimov fue un precursor: promulgó la tres leyes de la robótica (éticas)

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Evolución de los robots: autómatasEvoluciEvoluciEvolucióóón de los robots: autn de los robots: autn de los robots: autóóómatasmatasmatas

• Varios autómatas mecánicos• Podían realizar tareas “simples” y repetitivas• Imagen: concertista de tímpano (1784)• Permite el cambio de melodías• Los engranajes simulan un programa de

ordenador• Papamoscas de la catedral de Burgos

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Evolución de los robots: autómata de MaillardetEvoluciEvoluciEvolucióóón de los robots: autn de los robots: autn de los robots: autóóómata de mata de mata de MaillardetMaillardetMaillardet

• http://www.fi.edu/pieces/knox/automaton• Fabricado sobre 1800 en Londres• 4 dibujos y tres poemas• En 1928 lo donan al Franklin Institute• Lo restauran y descubren su complejidad• Al hacerlo funcionar el autómata firmó con el nombre de

su creador, Maillardet

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Evolución de los robots: máquinas programablesEvoluciEvoluciEvolucióóón de los robots: mn de los robots: mn de los robots: máááquinas programablesquinas programablesquinas programables• 1947 : Goertz: manipulador eléctrico servocontrolado

(conoce su posición y la modifica para llegar a la deseada)• 1952 : Primera máquina de control numérico (no programado

mecánica o eléctricamente: instrucciones simbólicas)• 1954 : George Devol patenta manipulador (funda Unimation)

(memoria legible y escribible: trayectorias punto a punto)• 1978 : PUMA de Unimation• 60’s y 70’s : La robótica aparece en las universidades• 90’s : La robótica móvil se extiende en las universidades• Siglo XXI : Aparecen los humanoides

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Evolución de los robots: Años 50EvoluciEvoluciEvolucióóón de los robots: An de los robots: An de los robots: Aññños 50os 50os 50

• Cibernética: precursor Grey Walter 1941• Intentaba enlazar biología con robótica• Robot en la imagen: tortuga• Comportamientos: ir hacia la luz• Programación: potenciómetros y relés

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• Invención del transistor: electrónica• Programación sencilla• Capacidad de recarga: sensor para detectar el

enchufe• Tarea: patrullar pasillo

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• Aparición de ordenadores• Carrito de Stanford• Ordenador externo: en esta época los

ordenadores eran inmensos• Tarea: seguimiento de trayectoria mediante

visión

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Evolución de los robots: Años 70 (cont.)EvoluciEvoluciEvolucióóón de los robots: An de los robots: An de los robots: Aññños 70 (cont.)os 70 (cont.)os 70 (cont.)

• Robot Shakey• También en Stanford (SRI)• Ordenador externo: planificación• Ordenador interno: control• Encuentra objetos regulares planificador:

mundo de bloques

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• Versión posterior de Shakey• Dos cámaras de TV (estéreo)• Reconstrucción 3D: objetos estructurados• Ordenadores embarcados• 5 horas en navegar 30 metros

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• Xabier, Carnegie Mellon University• Construcción de mapas y navegación• Entorno no estructurado ni conocido• No usa visión• Ordenador: 2 PCs

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Evolución de los robots: ActualidadEvoluciEvoluciEvolucióóón de los robots: n de los robots: n de los robots: ActualidadActualidadActualidad

• Robots comerciales: cortacésped, recoge pelotas tenis, aspirador

• Robótica en investigación: humanoides, coordinación entre robots, percepción (uso de visión)

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Evolución de los robots: FuturoEvoluciEvoluciEvolucióóón de los robots: Futuron de los robots: Futuron de los robots: Futuro

• 2005 manejo de mapas 3D• 2010 electrodomésticos • 2020 robots de propósito general• 2030 primates robóticos• Interacción con humanos• Aprendizaje, adaptación

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ReconocimientosReconocimientosReconocimientosReconocimientos

• Parte de estas transparencias se han basado en las desarrolladas por el Dr. Vicente Matellánde la Universidad Rey Juan Carlos

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