robots autónomos - rua: principal · – un robot es una máquina la cual puede ser programada...
TRANSCRIPT
Ro b
ots a
utR
o bot
s aut
óó no m
osno
mos
Mi g
uel A
. Caz
orla
, Otto
Col
omin
aM
i gue
l A. C
azor
la, O
tto C
olom
ina
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
Este ítem está licenciado bajo Licencia Creative Commons
2
Rob
ots a
utR
o bot
s aut
óó no m
osno
mos
Mi g
uel A
. Caz
orla
, Otto
Col
omin
aM
i gue
l A. C
azor
la, O
tto C
olom
ina
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)
3
Rob
ots a
utR
o bot
s aut
óó no m
osno
mos
Mi g
uel A
. Caz
orla
, Otto
Col
omin
aM
i gue
l A. C
azor
la, O
tto C
olom
ina
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
4
Rob
ots a
utR
o bot
s aut
óó no m
osno
mos
Mi g
uel A
. Caz
orla
, Otto
Col
omin
aM
i gue
l A. C
azor
la, O
tto C
olom
ina
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
5
Rob
ots a
utR
o bot
s aut
óó no m
osno
mos
Mi g
uel A
. Caz
orla
, Otto
Col
omin
aM
i gue
l A. C
azor
la, O
tto C
olom
ina
PrácticasPrPrPrááácticascticascticas
• Uso de un simulador de robots móviles Player/Stage
• Trabajo con robots reales: Aibos
6
Rob
ots a
utR
o bot
s aut
óó no m
osno
mos
Mi g
uel A
. Caz
orla
, Otto
Col
omin
aM
i gue
l A. C
azor
la, O
tto C
olom
ina
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
7
Rob
ots a
utR
o bot
s aut
óó no m
osno
mos
Mi g
uel A
. Caz
orla
, Otto
Col
omin
aM
i gue
l A. C
azor
la, O
tto C
olom
ina
Recursos adicionalesRecursos adicionalesRecursos adicionalesRecursos adicionales
• Página de la asignaturahttps://moodle.ua.es/moodle/course/view.php?id=23
8
Rob
ots a
utR
o bot
s aut
óó no m
osno
mos
Mi g
uel A
. Caz
orla
, Otto
Col
omin
aM
i gue
l A. C
azor
la, O
tto C
olom
ina
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
Ro b
ots a
utR
o bot
s aut
óó no m
osno
mos
Mi g
uel A
. Caz
orla
, Otto
Col
omin
aM
i gue
l A. C
azor
la, O
tto C
olom
ina
Introducción: robóticaIntroducciIntroduccióón: robn: robóóticatica
10
Rob
ots a
utR
o bot
s aut
óó no m
osno
mos
Mi g
uel A
. Caz
orla
, Otto
Col
omin
aM
i gue
l A. C
azor
la, O
tto C
olom
ina
¿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
11
Rob
ots a
utR
o bot
s aut
óó no m
osno
mos
Mi g
uel A
. Caz
orla
, Otto
Col
omin
aM
i gue
l A. C
azor
la, O
tto C
olom
ina
Ejemplos de robotsEjemplos de robotsEjemplos de robotsEjemplos de robots
12
Rob
ots a
utR
o bot
s aut
óó no m
osno
mos
Mi g
uel A
. Caz
orla
, Otto
Col
omin
aM
i gue
l A. C
azor
la, O
tto C
olom
ina
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
13
Rob
ots a
utR
o bot
s aut
óó no m
osno
mos
Mi g
uel A
. Caz
orla
, Otto
Col
omin
aM
i gue
l A. C
azor
la, O
tto C
olom
ina
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
14
Rob
ots a
utR
o bot
s aut
óó no m
osno
mos
Mi g
uel A
. Caz
orla
, Otto
Col
omin
aM
i gue
l A. C
azor
la, O
tto C
olom
ina
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)
15
Rob
ots a
utR
o bot
s aut
óó no m
osno
mos
Mi g
uel A
. Caz
orla
, Otto
Col
omin
aM
i gue
l A. C
azor
la, O
tto C
olom
ina
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
16
Rob
ots a
utR
o bot
s aut
óó no m
osno
mos
Mi g
uel A
. Caz
orla
, Otto
Col
omin
aM
i gue
l A. C
azor
la, O
tto C
olom
ina
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
17
Rob
ots a
utR
o bot
s aut
óó no m
osno
mos
Mi g
uel A
. Caz
orla
, Otto
Col
omin
aM
i gue
l A. C
azor
la, O
tto C
olom
ina
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
18
Rob
ots a
utR
o bot
s aut
óó no m
osno
mos
Mi g
uel A
. Caz
orla
, Otto
Col
omin
aM
i gue
l A. C
azor
la, O
tto C
olom
ina
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
19
Rob
ots a
utR
o bot
s aut
óó no m
osno
mos
Mi g
uel A
. Caz
orla
, Otto
Col
omin
aM
i gue
l A. C
azor
la, O
tto C
olom
ina
Evolución de los robots: Años 60EvoluciEvoluciEvolucióóón de los robots: An de los robots: An de los robots: Aññños 60os 60os 60
• Invención del transistor: electrónica• Programación sencilla• Capacidad de recarga: sensor para detectar el
enchufe• Tarea: patrullar pasillo
20
Rob
ots a
utR
o bot
s aut
óó no m
osno
mos
Mi g
uel A
. Caz
orla
, Otto
Col
omin
aM
i gue
l A. C
azor
la, O
tto C
olom
ina
Evolución de los robots: Años 70EvoluciEvoluciEvolucióóón de los robots: An de los robots: An de los robots: Aññños 70os 70os 70
• Aparición de ordenadores• Carrito de Stanford• Ordenador externo: en esta época los
ordenadores eran inmensos• Tarea: seguimiento de trayectoria mediante
visión
21
Rob
ots a
utR
o bot
s aut
óó no m
osno
mos
Mi g
uel A
. Caz
orla
, Otto
Col
omin
aM
i gue
l A. C
azor
la, O
tto C
olom
ina
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
22
Rob
ots a
utR
o bot
s aut
óó no m
osno
mos
Mi g
uel A
. Caz
orla
, Otto
Col
omin
aM
i gue
l A. C
azor
la, O
tto C
olom
ina
Evolución de los robots: Años 80EvoluciEvoluciEvolucióóón de los robots: An de los robots: An de los robots: Aññños 80os 80os 80
• Versión posterior de Shakey• Dos cámaras de TV (estéreo)• Reconstrucción 3D: objetos estructurados• Ordenadores embarcados• 5 horas en navegar 30 metros
23
Rob
ots a
utR
o bot
s aut
óó no m
osno
mos
Mi g
uel A
. Caz
orla
, Otto
Col
omin
aM
i gue
l A. C
azor
la, O
tto C
olom
ina
Evolución de los robots: Años 90EvoluciEvoluciEvolucióóón de los robots: An de los robots: An de los robots: Aññños 90os 90os 90
• Xabier, Carnegie Mellon University• Construcción de mapas y navegación• Entorno no estructurado ni conocido• No usa visión• Ordenador: 2 PCs
24
Rob
ots a
utR
o bot
s aut
óó no m
osno
mos
Mi g
uel A
. Caz
orla
, Otto
Col
omin
aM
i gue
l A. C
azor
la, O
tto C
olom
ina
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)
25
Rob
ots a
utR
o bot
s aut
óó no m
osno
mos
Mi g
uel A
. Caz
orla
, Otto
Col
omin
aM
i gue
l A. C
azor
la, O
tto C
olom
ina
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
26
Rob
ots a
utR
o bot
s aut
óó no m
osno
mos
Mi g
uel A
. Caz
orla
, Otto
Col
omin
aM
i gue
l A. C
azor
la, O
tto C
olom
ina
ReconocimientosReconocimientosReconocimientosReconocimientos
• Parte de estas transparencias se han basado en las desarrolladas por el Dr. Vicente Matellánde la Universidad Rey Juan Carlos