La ciencia y la tecnología de los robots

Presentación del tema: "La ciencia y la tecnología de los robots"— Transcripción de la presentación:

1 La ciencia y la tecnología de los robots
La Robótica La ciencia y la tecnología de los robots

2 Historia de la robótica
La historia de la robótica ha estado unida a la construcción de "artefactos", que trataban de materializar el deseo humano de crear seres a su semejanza y que lo descargasen del trabajo. El ingeniero español Leonardo Torres Quevedo (GAP) (que construyó el primer mando a distancia para su torpedo automóvil mediante telegrafía sin hilo, el ajedrecista automático, el primer transbordador aéreo y otros muchos ingenios) acuñó el término "automática" en relación con la teoría de la automatización de tareas tradicionalmente asociadas a los humanos.

3 Historia de la robótica
La mayor parte de la gente tiene una idea de lo que es la robótica, sabe sus aplicaciones y el potencial que tiene; sin embargo, no conocen el origen de la palabra robot, ni tienen idea del origen de las aplicaciones útiles de la robótica como ciencia.

4 Robótica La robótica es la ciencia y la tecnología de los robots. Se ocupa del diseño, manufactura y aplicaciones de los robots. La robótica combina diversas disciplinas como son: la mecánica, la electrónica, la informática , la inteligencia artificial y la ingeniería de control. Otras áreas importantes en robótica son el algebra, los autómatas prográmales y las maquinas de estados. El término fue acuñado originalmente por isaac Asimov.

5 La robótica es una rama de la tecnología, que estudia el diseño y construcción de máquinas capaces de desempeñar tareas repetitivas, tareas en las que se necesita una alta precisión, tareas peligrosas para el ser humano o tareas irrealizables sin intervención de una máquina.

6 Robótica y Robot - La robótica combina diversas disciplinas como son: la mecánica, la electrónica, la informática, la inteligencia artificial así como más importante el álgebra. Un robot es una máquina mecánica o autómata, que reemplaza al ser humano en su trabajo. El término robot lo popularizó Karel Capek en 1920, la palabra checa robota, que significa trabajos forzados, fue traducida al inglés como robot.

7 La robótica en la Historia
El ingeniero español Leonardo Torres Quevedo construyó el primer mando a distancia para su automóvil, el ajedrecista automático, el primer transbordador aéreo y otros muchos ingenios, acuñó el término "automática“. Fecha Importancia Nombre del robot Inventor Siglo I a.C. y antes Descripciones de más de 100 máquinas y autómatas Autonoma Filón de Bizancio, Herón de Alexandria 1206 Primer robot humanoide programable Barco con cuatro músicos robotizados Al-Jazari 1495 Diseño de un robot humanoide Caballero mecánico Leonardo da Vinci 1921 Aparece el primer autómata de ficción llamado "robot" Rossum's Universal Robots Karel Capek 1961 Se instala el primer robot industrial Unimate George Devol 1975 Brazo manipulador programable universal, un producto de Unimation PUMA Victor Scheinman 2000 Robot Humanoide capaz de desplazarse de forma bípeda e interactuar con las personas ASIMO Honda Motor Co. Ltd.

8 Las tres leyes de la robótica
Estos principios fueron denominados por Asimov las tres leyes de la robótica, son: Un robot no puede actuar contra un ser humano o, que un ser humano sufra daños. Un robot debe de obedecer las ordenes dadas por los seres humanos, salvo que estén en conflictos con la primera ley. Un robot debe proteger su propia existencia, a no ser que esté en conflicto con las dos primeras leyes.

9 Clasificación de los robots
1ª Generación -> Manipuladores. Son sistemas mecánicos multifuncionales con un sencillo sistema de control. 2ª Generación -> Robots de aprendizaje. Repiten una secuencia de movimientos que ha sido ejecutada previamente por un operador humano. 3ª Generación -> Robots con control sensorizado. El controlador es un ordenador que ejecuta las órdenes de un programa y las envía al manipulador para que realice los movimientos. 4ª Generación -> Robots inteligentes. Son similares a los anteriores, pero además poseen sensores que envían información al ordenador sobre el estado del proceso.

10 Partes de un robot Un robot está formado por los siguientes elementos: estructura mecánica, transmisiones, actuadores, sensores, elementos terminales y controlador. Los elementos que forman de la totalidad del robot son: Manipulador Controlador Dispositivos de entrada y salida de datos

11 Principales parámetros que caracterizan a un robot
· Grados de libertad: es el número de parámetros que es preciso conocer para determinar la posición del robot en el espacio. · Precisión de los movimientos · Capacidad de carga: es el peso en Kg. que el robot puede manipular. Si son pesos muy elevados se utilizarán mecanismos hidráulicos. · Sistemas de coordenadas para los movimientos del robot, que se pueden especificar en coordenadas cartesianas (x,y,z), cilíndricas (caballera) y polares.

12 Clasificación de los robots según su arquitectura
La arquitectura, es definida por el tipo de configuración general del Robot. La división se hace en los siguientes grupos: 1. Poliarticulados. Son de forma muy diversa y estáticos, aunque pueden realizar desplazamientos limitados únicamente con un número limitado de grados de libertad. 2. Móviles. Son Robots con gran capacidad de desplazamiento, están basados en plataformas y dotados de un sistema locomotor de tipo rodante. Robot móvil con sensores

13 Clasificación de los robots según su arquitectura
3. Androides. Son Robots que intentan reproducir total o parcialmente la forma y el comportamiento del ser humano. 4. Zoomórficos. Los Robots zoomórficos constituyen una clase caracterizada principalmente por sus sistemas de locomoción que imitan a los diversos seres vivos. 5. Híbridos. En este grupo se encuentran los Robots de difícil clasificación cuya estructura se sitúa en combinación con alguna de las anteriores ya expuestas. Robots Zoomórficos (Araña y Boa) Robot Fish

14 Sensores Para conseguir que un robot realice su tarea con la adecuada precisión, velocidad e inteligencia, será preciso que tenga conocimiento tanto de su propio estado como del estado de su entorno. Sensores internos Sensores externos Robonova

15 Honda Motor Co (Tokyo, Japón).
Androides SDR-3X (Sony) Altura: 0.5 m P3 (Honda Motor) Androide es la denominación que se le da a un robot antropomorfo que imita algunos aspectos de la conducta humana, tanto en apariencia como en capacidad mental e iniciativa, de manera autónoma. A los robots de apariencia femenina se les llama ginoides. La mayoría de las personas asocian la idea de robot con la de androide, debido a su popularidad en la ciencia ficción. La forma humana no es necesaria. La construcción de un robot que imite convincentemente la libertad de gestos y movimiento humanos, es una tarea de una enorme complejidad técnica. De hecho, es un problema que está abierto a la investigación y a la mejora, aunque ya existen varios ejemplos de androides. Valerie Androide de forma femenina para uso doméstico (Android World). Mide 1,75 m., pesa unos 70 kg. Podrá hablar, oler y sentir sabores. Asimo Honda Motor Co (Tokyo, Japón). El androide tiene 1,2 m de alto, 0,45 m de ancho y 0,44 m de profundidad. Pesa 43 kg.

16 Ventajas de la domótica
Comunicaciones en el hogar · Teletrabajo · Teleducación: acceso a servidores con contenidos educativos. · Telecompra: utilizando Internet o el teléfono. · Videoconferencia: los PC y los televisores están interconectados. Ocio y entretenimiento · Música: la red interna del hogar permite la distribución de música en la casa. · Películas: disponibilidad de películas siempre. · Videojuegos: dos o más usuarios dentro del mismo hogar o fuera de él pueden participar en un videojuego. Casa domótica

17 El impacto de los robots en el plano laboral
Muchas grandes empresas, como Intel, Sony, General Motors, Dell, han implementado en sus líneas de producción unidades robóticas para desempeñar tareas. Esto ha causado una agilización en los procesos realizados, así como un mayor ahorro de recursos. Impacto directo en las tasas de empleo disponibles.

18 La robótica en la actualidad
Son utilizados en una diversidad de aplicaciones En la actualidad los robots se usan de una manera extensa en la industria. Forman elementos imprescindibles de muchos talleres y líneas de producción. · Industria nuclear Operaciones de mantenimiento en zonas contaminadas Inspección de los tubos del generador de vapor en un reactor nuclear Manipulación de residuos radioactivos · Medicina

19 Domótica Se entiende por domótica al conjunto de sistemas capaces de automatizar una vivienda, aportando servicios de gestión energética, seguridad, bienestar y comunicación, y que pueden estar integrados por medio de redes de comunicación con un control ubicado.

20 Iluminación en una casa domótica
El control de la iluminación se realiza mediante la automatización y control (encendido / apagado, apertura / cierre y regulación) de aparatos y sistemas de instalaciones eléctricas. Con el control de la iluminación integrado en un sistema de domótica se puede conseguir un importante ahorro energético y gran aumento del confort.

21 ¿Podrán llegar a … F I N reemplazarnos?

22 El perro verde tiene una casa grande

23 Procesamiento de lenguajes naturales
El Procesamiento de Lenguajes Naturales —abreviado PLN, o NLP es una subdisciplina de la Inteligencia Artificial y la rama ingenieril de lalingüística computacional. El PLN se ocupa de la formulación e investigación de mecanismos eficaces computacionalmente para la comunicación entre personas o entre personas y máquinas por medio de lenguajes naturales. El PLN no trata de la comunicación por medio de lenguajes naturales de una forma abstracta, sino de diseñar mecanismos para comunicarse que sean eficaces computacionalmente —que se puedan realizar por medio de programas que ejecuten o simulen la comunicación

24 el perro verde tiene una casa grande.
Marcela y Evaristo tienen la mesa azul. Las gramáticas, tal como se muestra a continuación figura, están formadas por un conjunto de reglas, como por ejemplo: O --> Sujeto, predicado sujeto --> sust_propio. sujeto --> articulo, sustantivo. sujeto --> articulo, sustantivo, adjetivo. sujeto --> sujeto, conjuncion, sujeto. predicado --> verbo. predicado --> verbo, complemento. complemento --> complemento_directo. complemento_directo --> sujeto.

25 Dificultades en el procesamiento de lenguajes naturales
Ambigüedad El lenguaje natural es inherentemente ambiguo a diferentes niveles: A nivel léxico, una misma palabra puede tener varios significados, y la selección del apropiado se debe deducir a partir del contexto oracional o conocimiento básico. Muchas investigaciones en el campo del procesamiento de lenguajes naturales han estudiado métodos de resolver las ambigüedades léxicas mediante diccionarios, gramáticas, bases de conocimiento y correlaciones estadísticas.

26 Dificultades en el procesamiento de lenguajes naturales
Ambigüedad A nivel estructural, se requiere de la semántica para desambiguar la dependencia de los sintagmas preposicionales que conducen a la construcción de distintos árboles sintácticos. A nivel pragmático, una oración, a menudo, no significa lo que realmente se está diciendo. Elementos tales como la ironía tienen un papel importante en la interpretación del mensaje

27 Detección de separación entre las palabras
En la lengua hablada no se suelen hacer pausas entre palabra y palabra. El lugar en el que se debe separar las palabras a menudo depende de cuál es la posibilidad que mantenga un sentido lógico tanto gramatical como contextual. En la lengua escrita, idiomas como el chino mandarín tampoco tienen separaciones entre las palabras. 先生您是 Recepción imperfecta de datos Acentos extranjeros, regionalismos o dificultades en la producción del habla, errores de mecanografiado o expresiones no gramaticales,

28 “Pedro vio a Luisa con el ordenador”
Uno de los grandes problemas del PLN se produce cuando una expresión en lenguaje natural posee más de una interpretación, es decir, cuando en el lenguaje de destino se le pueden asignar dos o más expresiones distintas. Este problema de la ambigüedad se presenta en todos los niveles del lenguaje, sin excepción. Ejemplo: “Pedro vio a Luisa con el ordenador” “Rompió el dibujo de un ataque de nervios”

29 Tipos de reconocimiento de voz
Reconocedores de palabras aisladas por lo general requieren un enunciado delimitado (la falta de una señal de audio) a ambos lados de la ventana de muestra. Esto no quiere decir que acepta una sola palabra, pero sí que requiere una expresión única a la vez. A menudo, estos sistemas tienen estados de "Escuchar / No-Escuchar", donde se requiere que el locutor guarde un tiempo de espera entre palabras (por lo general hace el procesamiento durante las pausas). Sistemas de palabra conectada( "expresiones conectadas ') son similares a las palabras aisladas, pero a diferencia éste también permite expresiones por separado con una pausa mínima entre ellas. Reconocimiento continuo son los más difíciles de crear porque deben utilizar métodos especiales para determinar los límites de emisión. Los reconocedores de voz continua permiten a los usuarios hablar casi de manera natural, mientras que la computadora determina el contenido.

30 Tipos de reconocimiento de voz
Habla espontánea, existe una variedad de definiciones de lo que habla espontánea es en realidad. En un nivel básico, se puede considerar como el discurso que suena natural y no ensayado. Un sistema con la capacidad de reconocer el habla espontánea debe ser capaz de manejar una variedad de características de lenguaje natural. Voz de verificación/identificación, algunos sistemas de reconocimiento automático del habla tienen la capacidad de identificar a los usuarios específicos. Este tipo de reconocimiento se basa principalmente en características concretas extraídas del sujeto a verificar o identificar. Características como la amplitud de la señal, la frecuencia.

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32 Procesado y reconocimiento del Lenguaje Natural
Los sistemas de reconocimiento se puede dividir en dos tipos principales: Sistemas de reconocimiento de patrones entrenados: éste compara los patrones con otros patrones ya conocidos y clasificados para determinar la similitud y por tanto el reconocimiento.  Sistemas fonéticos que utilizan el conocimiento del cuerpo humano (la producción del habla y audición) para comparar las características del lenguaje (fonética, tales como sonidos de las vocales). Los sistemas más modernos se centran en el enfoque de reconocimiento de patrones, ya que combina muy bien con las técnicas de computación actual y tiende a tener una mayor precisión.

33 Aplicaciones Traducción automática: se refiere más que nada a la traducción correcta de un lenguaje a otro, tomando en cuenta lo que se quiere expresar en cada oración, y no solo palabra por palabra. Una aproximación a este tipo de traductores es el babylon. Recuperación de la información: en esta aplicación, un claro ejemplo seria el siguiente: Una persona llega a la computadora y le dice(en LN) que es lo que busca, esta busca y le dice que es lo que tiene referente al tema. Reconocimiento de Voz: Esta es una aplicación del PLN que más éxito ha obtenido en la actualidad, ya tienen esta característica, el reconocimiento de voz puede tener dos posibles usos: para identificar al usuario o para procesar lo que el usuario dicte,  existiendo ya programas comerciales, que son accesibles por la mayoría de los usuarios,

34 La explicación a la arquitectura mostrada para los sistemas PLN  es sencilla:
El usuario le expresa a la computadora que es lo que desea hacer. La computadora analiza las oraciones proporcionadas, en el sentido  morfológico y sintáctico, es decir, si las frases contienen palabras compuestas por morfemas y si la estructura de las oraciones es correcta. El siguiente paso, es analizar las oraciones semánticamente, es decir saber cual es el significado de cada oración, y asignar el significado de estas a expresiones lógicas. Una vez realizado el paso anterior, ahora podemos hacer el análisis  pragmático de la instrucción, es decir una vez analizadas las oraciones, ahora se analizan todas juntas, tomando en cuenta la situación de cada oración, analizando las  oraciones anteriores, una vez realizado este paso, la computadora ya sabe que es lo que va a hacer, es decir, ya tiene la expresión final.

35 5. Una vez obtenida la expresión final, el siguiente paso es la ejecución de esta, para obtener así el Resultado y poder proporcionárselo al usuario.