Robótica Aplicada: Construyendo un Robot MC. Juan Fco. Robles Camacho Instituto de Investigación y...

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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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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¿Para que sirven los Robots?¿Para que sirven los Robots? Dependiendo del tipoDependiendo del tipo

Investigación científicaInvestigación científica

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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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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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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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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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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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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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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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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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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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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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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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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

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