Robótica Aplicada: Construyendo un Robot

1. Robótica Aplicada:Construyendo un Robot MC. Juan Fco. Robles Camacho Instituto de Investigación y Desarrollo Tecnológico de la Armada de México. (INIDETAM)

2. Contenido: • Introducción • Percepción • Actuación • Arquitecturas de Control de Robots

3. Introducción ¿Que es un Robot? • Máquina o ingenio electrónico programable, capaz de manipular objetos y realizar operaciones antes reservadas solo a las personas • Una maquina con capacidad de movimiento y acción capaz de realizar tareas que pueden desempeñar los seres humanos Robot Robota = fuerza de trabajo (Karel Capek)

4. Introducción ¿Para que sirven los Robots? • Dependiendo del tipo • Investigación científica

5. Introducción Clasificación de los Robots: • Área de trabajo: Fijos, Móviles, Semi-fijos. • Tipo de control: Tele-dirigidos, Autónomos, Híbridos. • Medio Ambiente en el que operan: Terrestres, Acuáticos, Aéreos/espaciales, Híbridos. • Aplicación: Industriales, educativos, entretenimiento, experimentales. • Otros: Integración, Grados de Libertad

6. Introducción Composición: AMBIENTE ACTUADORES SENSORES CONTROL

7. SENSORES CONTROL ACTUADORES Hardware Software

8. CONTROL SENSOR Percepción • Los mecanismos por los cuales el robot percibe o mide su entorno: • Transductor: dispositivo que convierte variaciones de una energía de entrada, en otra diferente de salida • Sensor: es un transductor que convierte algún estímulo físico en señales eléctricas que el control del robot puede leer INTERFAZ

9. CONTROL SENSOR Percepción • Tipos de Sensores según la señal entregada: • Analógicos: entregan una señal continua • Digitales: entregan medidas discretas o cuantificadas Acondicionamiento de la señal de entrada. Convertidores Analógicos-Digitales Tarjetas de Adquisición de Datos

10. Percepción • Tipos de Sensores según su forma de medición: • Pasivos: solo reciben energía y miden su valor Fuente de luz Sensor

11. Percepción • Activos: emiten energía que es reflejada por los objetos del entorno y miden la energía regresada sensor envió Objeto recepción

12. Percepción Características de los Sensores: • Rango o campo de acción: conjunto de valores de algún estimulo físico que pueden ser medidos por el sensor • Sensibilidad: mide el grado de variación de la señal enviada por el sensor cuando se produce un cambio en el estimulo físico.

13. Percepción Calidad en la Percepción • Depende de la manera en que el estimulo físico es transformado en valores digitales

14. Percepción Diversos tipos de sensores: • De luz • Temperatura • Contacto • Acústicos • De posición y orientación • Propioceptivos • Otros como cámaras de video y laser

15. Actuación • La actuación de un Robot es su capacidad de acción en el ambiente en el que se encuentra inmerso. • Diversos factores determinan la capacidad de actuación de un robot: • Morfología • Locomoción • Actuadores y Efectores

16. Actuación Morfología • Considera la forma física que debe tener un robot. • Es determinada por principalmente: • Tipo de ambiente en el que el robot actuará • La tarea que va a realizar

17. Actuación Locomoción • Estudia como se puede desplazar un robot móvil • Comúnmente se utilizan: • Llantas • Orugas • Patas • Con su propio cuerpo

18. Actuación

19. Actuación Actuadores: • Elementos que mueven las extremidades o impulsan al robot: • Motores CD • Servomotores • Motores de pasos

20. Actuación Efectores: • Elementos del robot que actúan directamente sobre el ambiente y que son movidos o impulsados por los actuadores: • Ruedas • Patas • Extremidades • Pinzas • Dedos y músculos

21. Arquitecturas de Control de Robots • Paradigmas utilizados para diseñar e implementar el control de un Robot • Basados en conocimiento o Deliberativo • Basados en comportamiento, reactivo o situado • Hibrido o deliberativo/reactivo • Probabilista

22. Arquitecturas de Control de Robots Enfoque Deliberativo: • Se basa en una visión introspectiva sobre como piensan y toman decisiones los humanos

23. Sensar Planear Actuar Arquitecturas de Control de Robots sensores Enfoque Deliberativo: • Las funciones de un robot pueden ser divididas en categorías generales • Sensar • Planear • Actuar Ambiente actuadores

24. Arquitecturas de Control de Robots Enfoque Reactivo: • Se basa en modelos biológicos y sicológicos para explicar el comportamiento (inteligentes) en diversos organismos vivos • En un comportamiento complejo se encuentran conductas básicas del tipo: ESTIMULO RESPUESTA

25. SENSAR ACTUAR Modulo1 actuadores Modulo2 sensores ModuloN Arquitecturas de Control de Robots Enfoque Reactivo: • Funcionamiento del robot modelado como un conjunto de módulos • Los módulos son independientes • Las funciones de sensados y actuación son descentralizadas en módulos Ambiente

26. Arquitecturas de Control de Robots Enfoque Hibrido: • Nace de la fusión de los paradigmas deliberativos y reactivos • Se intenta tomar lo mejor de cada paradigma: • Comportamiento deliberativo, orientado a metas • Comportamiento reactivo, de rápida respuesta y adaptivo a los cambios del mundo

27. Arquitecturas de Control de Robots PLANEAR Enfoque Hibrido: • Capa Reactiva encargada de las acciones de base (avanzar, evitar obstáculos) • Capa Deliberativa encargada de planificar acciones mas elaboradas (dirigirse a un sitio preciso, reconocimiento visual) ACTUAR SENSAR Ambiente Mecanismos Deliberativos Mecanismos Reactivos sensores actuadores

28. Arquitecturas de Control de Robots • El tipo de arquitectura de control a seleccionar depende de: • El problema a resolver • El perfil del diseñador • Tipo de hardware que se utilizará

29. Gracias por su atención MC. Juan Fco. Robles Camacho juanfco@aulati.net