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INTELIGENCIA ARTIFICIAL APLICADA A LAROBÓTICA

Marco Antonio Carpio Moreta marco_car93@hotmail.comUniversidad Politécnica Salesiana

Ingeniería ElectrónicaElectrónica Analógica I

Cuenca - Ecuador

Resumen—En el presente documento trataremos sobre lainteligencia artificial, su definición la obtendremos basándonosprimero en la definición de la inteligencia propia del hombre;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 aplicaciónen la robótica; para con esto dar una concepción de lo querealiza la inteligencia artificial en los robots, seguido de un breveplanteamiento de su definición, grupos de robots y las diversasaplicaciones que se los puede dar hoy en día.

Abstract—The topic we are gonna talk about is the Artificialintelligence, its definition is based on the men’s intelligence itself;after have posed the definition and make known its variousapplications; we will see the impact that it have if We gave it to amachine; coming with it to their application in robotics, for withthis to give a conception of what makes artificial intelligence inrobots, followed by a brief statement of its definition, groups ofrobots and various applications they can give today

I. INTRODUCCIÓN

Las primeras ideas de creación de inteligencia artificialsurgieron en 1815 fijadas en un libro de titulo “The tales ofHoffman” el cual lleva por autor a Ernst Theodor AmadeusHoffman, una historia de romance la cual tiene como pro-tagonista a Olimpia, una muñeca mecánica, enamorada delautor.[2]

Años más tarde gracias a que un computador de nombredeepBlu derrota al campeón de ajedrez Gary Kasparow, seretoma la idea de la existencia de una inteligencia artificialya que quedo visto que una maquina puede llegar a ser masinteligente que un hombre. Y fue entonces este hecho el quemarco el inicio del desarrollo y fomentación de la Inteligenciaartificial. [2]

La Inteligencia Artificial es el resultado de la investigaciónen psicología cognitiva y lógica matemática. Se enfoca sobrela explicación del trabajo de la mente y la elaboración dealgoritmos de solución a problemas de interés general.

La Inteligencia Artificial es una combinación de la cienciadel computador, fisiología y filosofía, tan general y amplio esque reúne varios campos como la robótica, sistemas expertos,por ejemplo, todos los cuales tienen en común la creaciónde máquinas que pueden pensar. La idea de construir unamáquina que puedan realizar tareas que sean conocidas comorequerimientos de inteligencia humana es atrayente. Las tareasque han sido estudiadas desde este punto de vista e incluyen

juegos, traducción de idiomas, comprensión de idiomas, diag-nóstico de fallas, robótica, suministro de asesoría experta endiversos temas. [2]

II. INTELIGENCIA

La inteligencia del ser humano se define en su conceptomás básico; como “la capacidad de adaptación a un ambiente,el razonamiento, y la cabida del ser humano para dar unasolución a un problema”.[18], [15]

Para tener una definición mas central de la inteligencia, yaque el concepto general no especifica el ambiente en el quese desamueble ni tampoco el definido problema tenemos quedividir a esta en distintos tipos de inteligencia, es decir a cadaconjunto tareas que ejecutamos se le atribuye un concepto deinteligencia y se emplea un razonamiento diferente, como porejemplo tocar un instrumento musical y resolver un problemade matemáticas, donde se puede ver que se aplica distinto tiposde inteligencia para la ejecución de ambas actividades.[18],[5], [15]

II-A. Tipos de inteligencia

“Howard Gardner reconoce siete diferentes tipos de inte-ligencia entre las más significativas: Inteligencia lingüística,Inteligencia lógico-matemática, Inteligencia espacial, Inteli-gencia musical, Inteligencia corporal-cinética, Inteligencia in-trapersonal, Inteligencia interpersonal.” [12]

Inteligencia lingüística: Está basada en la virtud que tieneel ser humano para usar su lenguaje y el poder de suspalabras en el momento adecuado y usando las palabrasadecuadas. [12], [7]Inteligencia lógico-matemática: Está basada en la virtudque tiene el ser humano para la resolución de problemascon la aplicación de las matemáticas y la lógica.[12], [7],[6]Inteligencia espacial: Está basada en la virtud que tieneel ser humano para la representación y obtención deinformación de los diferentes objetos presentes en elentorno.[12], [6]Inteligencia musical: Está basada en la virtud que tiene elser humano para poder entonar un instrumento musicalesto conlleva a que la persona tiene la habilidad de

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reconocer y percibir las diferentes tonalidades emitidaspor el instrumento.[12], [6], [7]Howard Gardner dice que “la inteligencia musical in-cluye habilidades para el canto, tocar un instrumentoa la perfección, dirigir un conjunto, coro u orquesta;componer (en cualquier modo y genero), y en ciertogrado, la apreciación musical.”[12], [6]Inteligencia corporal-cinética: Está basada en la virtudque tiene el ser humano para la usar su cuerpo y lacoordinación de sus movimientos con los cuales se logretrasmitir diferentes sentimientos, es también una formade comunicación. [12], [6]Inteligencia intrapersonal: Está basada en la virtud quetiene el ser humano para interactuar con las personas,de manera que se pueda intercambiar información, in-fluenciar en ellas teniendo claras nuestras necesidades,comprender a los demás.[12][8]Inteligencia interpersonal: Está basada en la virtud quetiene el ser humano para conocerse a si mismo saberlo que es, lo que quiere, definirse como persona, co-nocer que existe, saber controlar y llevar sus diferentesemociones.[12], [17]

III. INTELIGENCIA ARTIFICIAL

Teniendo en cuenta que existen varios conceptos y puntosde vista en cuanto a la IA1 se refieren, definiremos a éstacomo La comprensión y emulación del pensamiento Humanoy sus capacidades; presentes en distintos aparatos electrónicos,teniendo como resultado la respuesta de los mismos; comomaquinas que sean capaces de operar y manipular objetos porsí mismas.[4], [11], [14]

“Según la enciclopedia de la inteligencia artificial (Encyclo-pedia of artificial Intelligence) de S. Shapiro se utilizan varioscomponentes del comportamiento Inteligente como son: pro-cesamiento del lenguaje natural, visión artificial, resolución deproblemas, representación del conocimiento y razonamiento,aprendizaje, robótica”[4][16]

Procesamiento del lenguaje natural: entendimiento quese procesa internamente en la persona de manera que selogre captar los conceptos del texto y sus significados deuna forma clara. [3], [4]Visión artificial: trata de la absorción de imágenes me-diante un sistema de compresión de imágenes para repre-sentarlas, captando la información externa seguida por lareconstrucción de dichos objetos; para agrupar toda lainformación que se encuentre dispersa y así cada imagenencaje con el mundo real que se percibe, tomando encuenta espacio tiempo entre los objetos del “mundo”establecido y dando datos de salida exactos al mundoverídico externo.[3], [4]Resolución de problemas: la resolución de problemasmediante algoritmos no siempre es la mejor opción parala misma; por lo tanto la IA tiene como método utilizarun sistema de prueba-error ante la traba, el cual permite

1IA: Iniciales de Inteligencia Artificial

llegar a la solución de ésta, este es solo uno de los cuantosmétodos utilizados.[3], [4]Representación del conocimiento y razonamiento: Seusan las representaciones del conocimiento como lalógica matemática por ejemplo, el Método de Razona-miento Basado en el Caos el cual se fundamenta enrecordar la causa y la consecuencia y en los que se logroconseguir la solución al problema para adoptarlo a lascircunstancias.[3], [4]Aprendizaje:El Aprendizaje Automático es una rama dela Inteligencia Artificial tiene como fin el desarrollo detécnicas que permitan a las computadoras aprender. Deforma más concreta, es decir, se trata de crear progra-mas que sean capaces de sistematizar comportamientoscomenzando de una información no dispuesta y suminis-trada en forma de prototipos. Es, por lo tanto, un procesode inducción del conocimiento.[9], [4]Robótica:El tema de la robótica será abordado con másrelevancia ya que es uno de los temas el cual lo heconsiderado con mas importantes.

III-A. Aplicaciones de la inteligencia artificial

Algunas aplicaciones presentes en mayor o menor medidadentro de la inteligencia artificial son: Control de sistemas,planificación automática, mundos virtuales, reconocimientosde patrones, reconocimientos del habla, reconocimiento deescritura, robots, tratamiento de lenguaje natural, sistemasexpertos, todos ellos contribuyen al mejoramiento de la IA.[4]

III-B. Campos de aplicación de la inteligencia artificial

La inteligencia artificial es sin duda uno de los contenidoscientíficos con mayor variedad de aplicaciones pues como sunombre indica; los aparatos o máquinas que estén dotados deella podrán hacer una perfecta emulación del ser humano y sucomplejidad de pensamiento.[4]

La inteligencia artificial esta inmersa en varios ámbitos yasea desde el campo de la medicina, pasando por industrias, lajurisprudencia, el comercio, y un sinfín de ingenierías, entreellas la Ing. electrónica, la Ing. Computacional y otras.[4]

IV. INTELIGENCIA ARTIFICIAL EN LA ROBÓTICA

La robótica es la ciencia multidisciplinaria encargada deldiseño y creación de las maquinas llamadas robots, “KarelCapek utilizo el término checo robota (trabajo forzado, labor)que en su traducción se le conoce como robot”.[13]

La inteligencia artificial se ve aplicada en la acción de podercomandar y controlar a las diferentes maquinas haciéndolascapases de recibir y procesar la información exterior mediantesu programación y sensores especializados, naciendo así losllamados robots véase figura 1 , los robots son diseñadospara que realicen trabajos con la finalidad reducir el esfuerzodel hombre, den confort en base a esto los e divide a losrobots teniendo en cuenta la aplicación que se le dé en

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un campo especifico por ejemplo la enseñanza, la medicina,construcción, el hogar, etc. [13], [10]

Figura 1. interacción con el entorno de un robot

IV-A. Clases de robots

Robots Móviles: Son robots que tienen la capacidad demoverse en un entorno de acuerdo a la programaciónpreviamente establecidas o programadas, esta es la apli-cación de la IA, esta clase de robots son muy utilizadospara hacer diferentes tipos de trabajos, un ejemplo deeste tipo de robots es el que se envía hacia el espaciopara la captura de fotos y la toma de muestras espacialesvéase figura 2 .[13], [1]

Figura 2. Robot explorador del tipo de robot móvil

Robots industrial: En esta clase de robots la IA se ve apli-cada en la capacidad que tiene para ejecutar los diferentesmovimientos programados, los cuales también puedenser modificados por personas desde un ordenador, tienenla capacidad de manipular piezas y realizar diferentestareas con movimientos programados, son usados en laindustria para procesos de fabricación ya que puedenrealizar diferentes tareas secuencial mente. Los modelosmás usados en la actualidad son los llamados brazosrobóticos véase figura 3 debido a su forma.[13], [1]

Figura 3. Brazo robótico del tipo de robot industrial

Robots de servicio: Son los robots diseñados para enconfort y ayudar al ser humano, pueden ser robots con lacapacidad del movimiento o también de tipo estacionario,gracias a la IA su modo de trabajo es prácticamenteautónomo en muchos de los casos, dependiendo la laborque ejerzan, es decir no es dependiente de las ordenesdel ser humano pueden hacer su trabajo cuando este esnecesario, un ejemplo de estos robots son los usados en elhogar, oficinas , hospitales, y diferentes lugares, algunostambién llamados mini robots véase figura 4.[13], [1]

Figura 4. robot limpiador del tipo de robots de servicio

Robots Humanoides: los robots llamados humanoidesobtienen su nombre de la semejanza que existe con elser humano ya que son construidos con rasgos físicosparecidos a los nuestros. gracias a la IA este tipo derobot contiene la capacidad de poder interactuar con laspersonas y guarda la información recogida del entornoo de la persona con la cual interactúa, realiza estasacciones mediante los diferentes tipos de sensores quese encuentran presentes a lo largo de su estructura, unejemplo de esta clase de robos es el conocido comoASIMO de la compañía honda véase figura 5[13], [1]

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Figura 5. ASIMO robot del tipo humanoide

Teleoperadores: Los llamados robots teleoperadores sonuna clase de robots diseñados específicamente para re-cibir ordenes de un controlador en tiempo real este tipode robots gracias a la IA tiene la capacidad de capturael entorno en el que se desenvuelve mediante sensores ydiferentes componente electrónicos los cuales le permitenla comunicación con el ser humano, puede ser controladoa grandes distancias y con gran precisión lo cual los hacemuy útiles para situaciones potencial mente peligrosascomo desarmar una bomba véase figura 6, adentrarseen medios contaminados, en diferentes ambientes en loscuales se tiene que realizar trabajos peligrosos para elhombre.[13], [1]

Figura 6. Robot desactiva bombas del tipo teleoperadores

IV-B. Aplicaciones de la robótica

En la actualidad a los robots se les puede dar diversasaplicaciones en diferentes campos, al ser maquinas progra-mables pueden realizar casi cualquier tarea dependiendo delas limitaciones impuestas por la persona que lo creo.

En la industria: los robots industriales son empleadosen el campo laboral industrial sus aplicaciones varíandependiendo del proceso que sea necesario forjar, se losusa para ensamblado como puede ser unir piezas, cortar,o se los puede utilizar para soldar, como los usan enlas grandes empresas automovilistas, procesos especiales,empaquetar, pintar, para trasportar piezas de carga odescarga.

Se los utiliza mas en procesos de producción en serie porsu capacidad de hacer la misma actividad una y otra vezy como son maquinas no se cansan, ni cometen errorespor fatiga como los humanos. [13], [1]En el hogar: los robots empleados en el hogar puedenhacer diferentes tareas como son dar servicio a las per-sonas, dar seguridad, funcionan también como medio deentretenimiento, pueden hacer tareas como de limpieza yreparación, son multifuncionales y se adaptan a la tareaque se quiera realizar.[13], [1]Entornos Peligrosos: los robots en este campo son robotsespeciales diseñados para entrar en entornos peligro-sos para el ser humano algunos de estos por ejemploson los empleados para desarmar bombas, limpiar luga-res peligrosos, trabajar con desechos químicos, ayudaren labores de rescate, adentrarse en el océano comosubmarinos.[13], [1]Exploración: los llamados robots espaciales trabajan enel espacio, algunos recolectan información para despuésser estudiada.[13]Salud: en el área de la salud los robots son usadospara realizar operaciones de gran precisión, algunostambién diseñados para ayudar a los ancianos y personasdiscapacitadas.[13]Entretenimiento: son robots diseñados estrictamente alentretenimiento como por ejemplo los pequeños robots defiguras conocidas como, perros, gatos dinosaurios, figurasde acción, etc. [13], [1]

V. CONCLUSIONES

La finalidad de la Inteligencia Artificial dentro del área de larobótica pretende que las maquinas cuenten con la capacidadde simulación del comportamiento humano, sin embargo yaque la inteligencia simulada es creada por el hombre ésta nosupera la inteligencia del creador.

Un robot puede estar diseñado para tomar decisiones, peroesto solo gracias a los diferentes sensores y la respectivaprogramación insertada, lo cual lo limita a dejarse guiar poraspectos físicos, pero el hombre el momento de tomar unadecisión puede percibir cosas esenciales mas allá de lo físicoy lo material lo cual hace que aun la maquina este por debajodel hombre.

Cabe recalcar que los robots superan al hombre en la rapidezcon la que prosesan los datos e informacion ya que cuantancon un muy avansado sistema el cual les permite asimilar unagran informacion en milesimas de segundo.

Con la inteligencia artificial aplicada a la robótica podemosver que se ha logrado crear un asistente del hombre parael trabajo practico, el cual maneja las diversas situacionescon mas precisión y sin temor a equivocarse gracias a suprogramación y las diferentes capacidades que tenga parapoder interactuar con su operario.

REFERENCIAS

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[2] A. P. A. Calleja. Historia de la Inteligencia Artificial. 2010.

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[5] M. Galligó and T. Galligo. Aprendizaje y sus transtornos, el. EdicionesCEAC, 2003.

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[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 ysocial 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 IntroductoryArtificial 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 MoretaEstudiante de Ingeniería ElectrónicaUniversidad Politécnica SalesianaClda. Santa Ana; Cuenca-EcuadorTel.:080276465E-mail: marco_car@hotmail.comActualmente cursando segundo año de ingenieríaelectrónica en la Universidad Politécnica Salesianade Cuenca, Ecuador