robótica aplicada: construyendo un robot mc. juan fco. robles camacho instituto de investigación y...
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Robótica Aplicada:Robótica Aplicada:Construyendo un Construyendo un
RobotRobotMC. Juan Fco. Robles CamachoMC. Juan Fco. Robles Camacho
Instituto de Investigación y Desarrollo Instituto de Investigación y Desarrollo Tecnológico de la Armada de México.Tecnológico de la Armada de México.
(INIDETAM)(INIDETAM)
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Instituto de Investigación y Desarrollo Instituto de Investigación y Desarrollo Tecnológico de la Armada de MéxicoTecnológico de la Armada de México
Contenido:Contenido: IntroducciónIntroducción PercepciónPercepción ActuaciónActuación Arquitecturas de Control de RobotsArquitecturas de Control de Robots
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Instituto de Investigación y Desarrollo Instituto de Investigación y Desarrollo Tecnológico de la Armada de MéxicoTecnológico de la Armada de México
IntroducciónIntroducción
¿Que es un Robot?¿Que es un Robot? Máquina o ingenio electrónico programable, capaz Máquina o ingenio electrónico programable, capaz
de manipular objetos y realizar operaciones antes de manipular objetos y realizar operaciones antes reservadas solo a las personasreservadas solo a las personas
Una maquina con capacidad de movimiento y Una maquina con capacidad de movimiento y acción capaz de realizar tareas que pueden acción capaz de realizar tareas que pueden desempeñar los seres humanosdesempeñar los seres humanos
Robot Robota = fuerza de trabajo (Karel Robot Robota = fuerza de trabajo (Karel Capek)Capek)
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IntroducciónIntroducción
¿Para que sirven los Robots?¿Para que sirven los Robots? Dependiendo del tipoDependiendo del tipo
Investigación científicaInvestigación científica
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IntroducciónIntroducción
Clasificación de los Robots:Clasificación de los Robots: Área de trabajo: Área de trabajo: Fijos, Móviles, Semi-fijosFijos, Móviles, Semi-fijos.. Tipo de control: Tipo de control: Tele-dirigidos, Autónomos, Tele-dirigidos, Autónomos,
HíbridosHíbridos.. Medio Ambiente en el que operan: Medio Ambiente en el que operan:
Terrestres, Acuáticos, Aéreos/espaciales, Híbridos.Terrestres, Acuáticos, Aéreos/espaciales, Híbridos. Aplicación: Aplicación: Industriales, educativos, Industriales, educativos,
entretenimiento, experimentales.entretenimiento, experimentales. Otros: Otros: Integración, Grados de LibertadIntegración, Grados de Libertad
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IntroducciónIntroducción
Composición:Composición:
CONTROL
SENSORES ACTUADORES
AMBIENTE
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CONTROLSENSORES ACTUADORES
Hardware
Software
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PercepciónPercepción Los mecanismos por los cuales el robot Los mecanismos por los cuales el robot
percibe o mide su entorno:percibe o mide su entorno: TransductorTransductor: dispositivo que convierte : dispositivo que convierte
variaciones de una energía de entradavariaciones de una energía de entrada, en otra , en otra diferente de salidadiferente de salida
SensorSensor: es un transductor que convierte algún : es un transductor que convierte algún estímulo físico en señales eléctricas que el estímulo físico en señales eléctricas que el control del robot puede leercontrol del robot puede leer
INTERFAZSENSOR CONTROL
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PercepciónPercepción Tipos de Sensores según la señal entregada:Tipos de Sensores según la señal entregada:
Analógicos: entregan una señal continuaAnalógicos: entregan una señal continua Digitales: entregan medidas discretas o Digitales: entregan medidas discretas o
cuantificadascuantificadas
SENSOR CONTROL
Acondicionamiento de la señal de
entrada.
Convertidores Analógicos-
DigitalesTarjetas de
Adquisición de Datos
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PercepciónPercepción Tipos de Sensores según su forma de Tipos de Sensores según su forma de
medición:medición: Pasivos: solo reciben energía y miden su valorPasivos: solo reciben energía y miden su valor
Fuente de luz Sensor
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PercepciónPercepción Activos: emiten energía que es reflejada por Activos: emiten energía que es reflejada por
los objetos del entorno y miden la energía los objetos del entorno y miden la energía regresadaregresada
Objeto
envió
recepción
sensor
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PercepciónPercepción
Características de los Sensores:Características de los Sensores: Rango o campo de acción:Rango o campo de acción: conjunto de conjunto de
valores de algún estimulo físico que valores de algún estimulo físico que pueden ser medidos por el sensorpueden ser medidos por el sensor
Sensibilidad:Sensibilidad: mide el grado de variación mide el grado de variación de la señal enviada por el sensor cuando de la señal enviada por el sensor cuando se produce un cambio en el estimulo se produce un cambio en el estimulo físico.físico.
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PercepciónPercepciónCalidad en la PercepciónCalidad en la Percepción Depende de la manera en que el estimulo Depende de la manera en que el estimulo
físico es transformado en valores digitalesfísico es transformado en valores digitales
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Instituto de Investigación y Desarrollo Instituto de Investigación y Desarrollo Tecnológico de la Armada de MéxicoTecnológico de la Armada de México
PercepciónPercepciónDiversos tipos de sensores:Diversos tipos de sensores: De luzDe luz TemperaturaTemperatura ContactoContacto AcústicosAcústicos De posición y orientaciónDe posición y orientación PropioceptivosPropioceptivos Otros como cámaras de video y laserOtros como cámaras de video y laser
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ActuaciónActuación La actuación de un Robot es su capacidad La actuación de un Robot es su capacidad
de acción en el ambiente en el que se de acción en el ambiente en el que se encuentra inmerso.encuentra inmerso.
Diversos factores determinan la capacidad Diversos factores determinan la capacidad de actuación de un robot:de actuación de un robot: MorfologíaMorfología LocomociónLocomoción Actuadores y EfectoresActuadores y Efectores
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ActuaciónActuación
MorfologíaMorfología Considera la forma física que debe Considera la forma física que debe
tener un robot. tener un robot. Es determinada por principalmente:Es determinada por principalmente:
Tipo de ambiente en el que el robot Tipo de ambiente en el que el robot actuaráactuará
La tarea que va a realizarLa tarea que va a realizar
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ActuaciónActuación
LocomociónLocomoción Estudia como se puede desplazar un robot Estudia como se puede desplazar un robot
móvilmóvil Comúnmente se utilizan:Comúnmente se utilizan:
LlantasLlantas OrugasOrugas PatasPatas Con su propio cuerpoCon su propio cuerpo
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ActuaciónActuación
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ActuaciónActuación
Actuadores:Actuadores: Elementos que mueven las Elementos que mueven las
extremidades o impulsan al robot:extremidades o impulsan al robot: Motores CDMotores CD ServomotoresServomotores Motores de pasosMotores de pasos
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ActuaciónActuaciónEfectores:Efectores: Elementos del robot que actúan Elementos del robot que actúan
directamente sobre el ambiente y que son directamente sobre el ambiente y que son movidos o impulsados por los actuadores:movidos o impulsados por los actuadores: RuedasRuedas PatasPatas ExtremidadesExtremidades PinzasPinzas Dedos y músculosDedos y músculos
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Arquitecturas de Control de Arquitecturas de Control de RobotsRobots
Paradigmas utilizados para diseñar e Paradigmas utilizados para diseñar e implementar el control de un Robotimplementar el control de un Robot Basados en conocimiento o DeliberativoBasados en conocimiento o Deliberativo Basados en comportamiento, reactivo o Basados en comportamiento, reactivo o
situadosituado Hibrido o deliberativo/reactivoHibrido o deliberativo/reactivo ProbabilistaProbabilista
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Arquitecturas de Control de Arquitecturas de Control de RobotsRobots
Enfoque Enfoque Deliberativo:Deliberativo:
Se basa en una Se basa en una visión visión introspectiva introspectiva sobre como sobre como piensan y toman piensan y toman decisiones los decisiones los humanoshumanos
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Arquitecturas de Control de Arquitecturas de Control de RobotsRobots
Enfoque Deliberativo:Enfoque Deliberativo: Las funciones de Las funciones de
un robot pueden un robot pueden ser divididas en ser divididas en categorías categorías generalesgenerales
SensarSensar PlanearPlanear ActuarActuar
Sensar
Planear
Actuar
sensores
actuadores
Am
bie
nte
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Arquitecturas de Control de Arquitecturas de Control de RobotsRobots
Enfoque Reactivo:Enfoque Reactivo: Se basa en modelos biológicos y Se basa en modelos biológicos y
sicológicos para explicar el sicológicos para explicar el comportamiento (inteligentes) en comportamiento (inteligentes) en diversos organismos vivosdiversos organismos vivos
En un comportamiento complejo se En un comportamiento complejo se encuentran conductas básicas del tipo:encuentran conductas básicas del tipo:
ESTIMULO RESPUESTA
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Arquitecturas de Control de Arquitecturas de Control de RobotsRobots
Enfoque Reactivo:Enfoque Reactivo: Funcionamiento Funcionamiento
del robot del robot modelado como modelado como un conjunto de un conjunto de módulosmódulos
Los módulos son Los módulos son independientesindependientes
Las funciones de Las funciones de sensados y sensados y actuación son actuación son descentralizadas descentralizadas en módulosen módulos
Ambiente
Modulo1
Modulo2
ModuloN
sensoresactuadores
SENSAR ACTUAR
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Arquitecturas de Control de Arquitecturas de Control de RobotsRobots
Enfoque Hibrido:Enfoque Hibrido: Nace de la fusión de los paradigmas Nace de la fusión de los paradigmas
deliberativos y reactivosdeliberativos y reactivos Se intenta tomar lo mejor de cada Se intenta tomar lo mejor de cada
paradigma:paradigma: Comportamiento deliberativo, orientado a metasComportamiento deliberativo, orientado a metas Comportamiento reactivo, de rápida respuesta y Comportamiento reactivo, de rápida respuesta y
adaptivo a los cambios del mundoadaptivo a los cambios del mundo
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Arquitecturas de Control de Arquitecturas de Control de RobotsRobots
Enfoque Hibrido:Enfoque Hibrido: Capa ReactivaCapa Reactiva
encargada de las encargada de las acciones de base acciones de base (avanzar, evitar (avanzar, evitar obstáculos)obstáculos)
Capa DeliberativaCapa Deliberativa encargada de encargada de planificar acciones planificar acciones mas elaboradas mas elaboradas (dirigirse a un sitio (dirigirse a un sitio preciso, preciso, reconocimiento reconocimiento visual)visual)
Mecanismos
Deliberativos
Mecanismos
Reactivos
sensores actuadores
SENSAR
ACTUAR
PLANEAR
Ambiente
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Arquitecturas de Control de Arquitecturas de Control de RobotsRobots
El tipo de arquitectura de El tipo de arquitectura de control a seleccionar depende control a seleccionar depende de:de:
El problema a resolverEl problema a resolver El perfil del diseñadorEl perfil del diseñador Tipo de hardware que se utilizaráTipo de hardware que se utilizará
Gracias por su atenciónGracias por su atención
MC. Juan Fco. Robles MC. Juan Fco. Robles CamachoCamacho
[email protected]@aulati.net