introduccion a la robotica

Fundamentos de Robótica

http://www.cvr.espol.edu.ec/

Objetivos

– Introducción al campo de la robótica, presentar la estructura básica de un robot.

– Consideraciones básicas para el diseño y prototipo de un robot móvil.

– Fomentar habilidades en la solución a problemas de diseño y prototipo de robots móviles.

– Familiarizar con los elementos y técnicas para la construcción de un robot móvil.

– Mostrar los diferentes enfoques de programación.

– Vincular al estudiante con proyectos de carácter interdisciplinario.

Contenido General

1. Introducción a la robótica2. Morfología del robot3. Diseño y prototipo de un robot4. Sensores5. Mecánica del robot6. Motores7. Poder8. Programando el robot

Textos guías

– Mobile Robots: Inspiration to Implementation. Joseph L. Jones, Anita M. Flynn, Bruce A. Seiger; Ed. A K Peters; 2da edicion.

– The Robot Builder’s Bonanza; Gordon McComb; McGraw-Hill; 2da ed. 2001

Introducción a la Robótica

Definición de robot

“Manipulador multifuncional reprogramable diseñado para mover materiales, partes, herramientas o dispositivos específicos mediante trayectorias variables programado para realizar diferentes tareas” [Instituto de Robótica de América]

“Máquina de manipulación automática, reprogramable y multifuncional con tres o más ejes que pueden posicionar y orientar materias, piezas, herramientas o dispositivos especiales para la ejecución de trabajos diversos en las diferentes etapas de la producción industrial, ya sea en una posición fija o en movimiento” Federación Internacional de Robótica]

“Conexión inteligente de percepción a acción” [Jones y Flynn]

“Una máquina programable capaz de percibir y actuar en el mundo con cierta autonomía” [Sucar]


La palabra robot proviene del checo “robota” (siervo, trabajo forzado). Fue introducida por el escritor Karel Capek en 1921 en la obra “R.U.R.” Rosumm´s Universal Robots

Isaac Asimov publica contribuyó al establecimiento del término Robot. En su obra “Runaround” en 1942 se utilizó por primera vez la palabra robótica, Introdujo las 3 leyes de la robótica:

• Un robot no puede dañar a un ser humano o, por omisión, permitir que sufra algún daño.

• Un robot debe obedecer las órdenes recibidas del humano, excepto si entran en conflicto con la primera ley.

• Un robot debe proteger su propia existencia, excepto cuando no se cumple con las dos leyes anteriores.


Antecedentes históricos

Los robots son anteriores a nuestro milenio.Forman parte de los pensamientos y reflexiones de grandes pensadores de nuestra historia.

Son la imagen del esclavo ideal:Eficiente, obediente. Una extensión de nosotros mismos para la realización de áreas aburridas.

Los primeros robots aparecen en la mitología griega y en obras de ficción:– Talos, gigante de bronce que vigilaba Creta– Golem, protector de los judíos en Praga

El Golem no necesitaba comer, beber o descansar. Realizaba las tareas más fatigosas sin mostrar en ningún momento cansancio. Pero no era inteligente y había que tener cuidado al darle las órdenes, porque las interpretaba literalmente



Herón de Alejandría (90 a.C.) Dispositivos automáticos basados en poleas y palancas. Autómato (autómata): máquina que imita la figura y movimientos de un ser animado.



Pierre Jacquet-Droz (comienzos Siglo XVIII) Autómatas en forma de androides. (La Pianista, El Dibujante, El Escritor )

Jacques de Vaucanson Pato que graznaba, comía, bebía y chapoteaba en el agua.



Revolución industrial (Siglo XVIII - XIX) Jaquard (1801) Telar programable mediante cinta de papel perforada.Maillardet (1805) Autómata capaz de hacer dibujos http://www.fi.edu/learn/sci-tech/automaton/

http://www.fi.edu/learn/sci-tech/automaton/



Industrialización, producción en cadena, Segunda Guerra Mundial (Siglo XX) MIT (1952) Máquina de control numérico.George Devol (1954) Patenta brazo robótico programable George Devol , Joe Engleberger (1956) Fundan Unimation Corporation, lanzan al mercado los primeros robots.(1960) Unimate: primer robot industrial



Diversas universidades (~1964) Inicio de estudios de la Inteligencia Artificial en la robótica.(1970) Robots industriales controlados por ordenador.JIRA: Japan Industrial Robot Association (1972) Primera Asociación

Estado ActualRobots comerciales: cortacésped, aspirador, limpiador de piscinas, juguetes, militares.

Robótica en investigación: humanoides, coordinación entre robots, percepción.

Estado Futuro 2010 electrodomésticos 2020 robots de propósito general2040 primates robóticosInteracción con humanosAprendizaje, adaptación->Cyborg->Nanorobótica


De robots industriales ...• Tarea repetitiva• Entorno estructurado• No hay interacción con personas• Poca flexibilidad• Poca movilidad

… a robots de servicio• Ambientes desconocidos• Ambientes dinámicos• Necesidad de movilidad• Interacción con personas• Ambientes exteriores• Necesidad de flexibilidad


Problemas fundamentales Robótica móvil de servicio:

•Obtener informacióndel mundo: Percepción•Saber donde estoy: Localización•Construir un modelo del ambiente: Mapeo(SLAM) y Exploración•Decidir comoa lcanzarel objetivo: Planeación•Seguir un plan para alcanzarel objetivo: Navegación, Control•Tomar y llevar objetos: Manipulación•Interactuar con personas: InteracciónH-R•Colaborar con otros robots y otras máquinas: Robóticadistribuida, colaboración



Áreas del conocimiento

• Ingeniería mecánica• Ingeniería eléctrica / electrónica• Control• Computación• Inteligencia artificial• Visión por computador• Biología

Trabajo en Clase

Escoger dos acontecimientos trascendentales de la historia de la robótica, investigar en grupo detalles al respecto, preparar una presentación y exponer.

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