Abstracto sobre el tema de la obra del maestro

Contenido

1. Introducción
2. Objetivos y tareas
3. Actualidad
4. Posible novedad cientifica
5. Revision de investigaciónes y desarrollos sobre el tema
6. Investigaciónes propias y resultados practicos previstos
7. Conclusion
8. Las fuentes de la literatura

Introducción

La historia de la robótica se remonta a tiempos antiguos, cuando por primera vez aparecio una idea de un dispositivo para el trabajo mecanico pesado, que por lo general realizo un humano. Tales dispositivos y mecanismos se menciónan en las obras de Homero y Aristoteles, asi como en las obras de Goethe. Sin embargo, todos estos eran solo las ideas, a veces incluso solo una ficción que era imposible poner en practica. Por lo tanto, el desarrollo intensivo de la robotica no comenzo hasta el siglo XX, cuando muchas de las ideas que tiene la oportunidad de implementación de hardware [6].

Hoy, usted puede encontrar la siguiente definición de la Robotica: Robotica (del robot y la tecnologia en ingles) - es una ciencia aplicada que se trate con el desarrollo de sistemas tecnicos automatizados y es una importante base tecnica para la intensificación de la producción, la robotica se basa en tales disciplinas como la electronica, la mecanica, la informatica [15]. Tales sistemas se llaman los robots.

Robot - es un dispositivo automatico para la ejecución de las acciónes del tipo de los que hace humano [18]. El modelo constante para el desarrollo de robots desde el principio del desarrollo de la robotica y hasta hoy es humano. Al crear robots a menudo la tarea principal es sustituir un hombre por el mecanismo desarrollado no solo para simplificar la tarea para la gente, sino tambien para maximizar la calidad de la obra, excluyendo el factor humano [1]. La apariencia y el diseno de los robots modernos pueden ser muy diversos.

El robot movil es una de las categorias mas importantes de los robots. Caracteristica de robots moviles es su autonomia, la capacidad de moverse independientemente de los de estacionarios externos. Sin embargo, esto explica uno de los problemas de diseno mas importantes de tal dispositivo - el desarrollo de un robot movil interacción con el entorno, de acuerdo con su función

Un robot debe no solo "sentir" su entorno, sino tambien procesar información sobre el mismo y cambiar su comportamiento basado en la percepción. Por lo tanto, los robots deben estar provistos de un sensor especifico.

Al crear un robot es interesante analizar los sistemas sensoriales humanos como principal modelo [19]. Humano, incluso por las estimaciónes mas conservadoras al menos el 80% de la información obtiene solo de los organos de la vista y aproximadamente 15% de la audición. Por lo tanto, podemos concluir que el analisis de la información de audio y visual es un componente clave de un sistema de interacción del robot con el entorno.

Objetivos y tareas

El trabajo es cientifico y practico, y su principal objetivo es el estudio de los metodos y enfoques para el problema del suministro de un robot movil con el sistema de inteligencia artificial basado en redes neuronales y el uso del sistema desarrollado en la practica.

Para conseguir estos objetivos, es necesario resolver una serie de problemas:

• Investigación de posibilidades de aplicación de la vision artificial para un robot movil.
• La investigación de metodos para crear redes neuronales para el control de robots moviles.
• Desarrollo del algoritmo de funcionamiento del robot movil utilizando redes neuronales y vision artificial.
• El desarrollo de la plataforma de hardware para la investigación experimental.
• Realización de pruebas y experimentos en la plataforma de hardware disenado.

Actualidad

Actualmente el desarrollo de la robotica y la inteligencia artificial esta desarrollando activamente, cada ano nuevos modelos de robots de diferentes tipos se crean, varias conferencias y exposiciónes se realizan, los sistemas roboticos moviles se usan en diversas industrias, y por lo tanto la importancia de la evolución de esta area todos los dias solo aumenta. Al mismo tiempo, el area de la vision artificial puede ser descrito como un joven, diverso y dinamico, muchos de los metodos y aplicaciónes se encuentran todavia en la etapa de investigación basica.

Posible novedad cientifica

Posible novedad cientifica de este trabajo es desarrollar un algoritmo para el funcionamiento autonomo basado en redes neuronales y el sistema de comunicación con el usuario del robot movil basado en Arduino y Raspberry Pi. En el diseno de un sistema de funcionamiento de robot con el entorno se supone aplicar tecnicas de vision artificial.

Revision de investigaciónes y desarrollos sobre el tema

Historia Popular de la robotica lleva la narración del mito de los siervos de hierro de Hefesto, "Frankenstein" de Mary Kelly, a traves de los mecanismos horarios increibles como cantar faisanes bronce y ciudades enteras se desplazan a los robots en Marte y robot humanoide Asimo de Honda. Eso muestra el desarrollo del sueno de robots [17]

En Ucrania, los desarrollos en el area de la inteligencia artificial comenzaron a participar mas de mediados de los 60-s del siglo XX. Hay Instituto de Cibernetica (bajo la dirección de T. Vintsyuka), la Universidad de Lviv (P. Derkach), el Instituto de Radio Electronica (M. Bondarenko) Estado Kharkov, la Universidad de Dnepropetrovsk (A. Karpov), la Universidad de Odessa (T. Brovchenko y E. Nushikyan) [16].

> Entre los robots moviles inteligentes hay proyectos interesantes como iCub (figura 1) [24], E-puck (figura 2)[25] y Spykee (figura 3) [26].

iCub es el robot humanoide desarrollado por un consorcio del Proyecto RobotCub. Los principales objetivos cientificos del estudio son cognitivas (aprendizaje) manipulación (gestos, la imitación de los movimientos, las interacciónes con la ayuda de gestos), la percepción del ambiente, el movimiento asociativo de la percepción del habla humana. El objetivo principal de la ingenieria fue la creación de la plataforma avanzada humanoide, util para toda la comunidad cientifica.

Figura 1 – Robot iCub

El e-puck es un pequeno (7 cm) robot movil con ruedas. Fue disenado originalmente para la educación micro-ingenieria de Michael Bonani y Francesco Mondada en el laboratorio del Prof. Roland ASL Siegwart at EPFL (Lausana, Suiza). El e-puck es open hardware y su software de a bordo es de codigo abierto, y esta construido y comercializado por varias empresas.

Figura 2 – Robot E-puck

Spykee, el robot movil de Meccano, es un Wifi-robot que puede ser controlado remotamente a traves de Internet, tiene muchas caracteristicas, incluyendo fotos y video, reproductor MP3, etc

Figura 3 – Robot Spykee

Desde la robotica es una industria que crece muy rapido en los tiempos modernos, muchas maneras de implementar los algoritmos han sido desarrollados por los cientificos para proporcionar el principal "organo" de un robot movil, la navegación. Los movimientos mas comunes de los movimientos del robot se asocian a evitar los objetos para los que la unica restricción es que el robot no debe venir a traves de los objetos en el espacio de trabajo.

Algoritmos disenados para el robot evitación de obstaculos en el espacio de tres dimensiones se pueden dividir en varias clases: una prueba de hipotesis, la función de penalización; metodo skeleting, la logica difusa [14], redes neuronales, algoritmos geneticos, algoritmo basado en el comportamiento de los frijoles saltarines mexicanos, desarrollado por investigadores del Instituto de Tecnologia de Georgia (Estados Unidos) [23]

Investigaciónes propias y resultados practicos previstos

Para la prueba inicial de la plataforma algoritmo de simples obstaculos evitación considerando las caracteristicas de hardware se ha desarrollado. El dispositivo para el que se desarrolla el algoritmo de esta obra, es una plataforma en las 4 ruedas, equipado con cinco sensores de ultrasonidos para la medición de distancia, el Arduino y Raspberry Pi.

Actualmente hay una gran cantidad de literatura sobre el diseno y desarrollo de un robot movil de bajo coste [11], incluidos los basados de Arduino y Raspberry Pi, las plataformas bastante baratas que se usan mas comunmente para tales fines.

La plataforma, sobre la que se basan todas las nuevas investigaciónes y experimentos, incluye hardware de computación plataforma Arduino [2]. Esta plataforma es una placa que consta de microcontrolador Atmel AVR, y tambien incluye una variedad de conectores para la integración con otros circuitos. Hay muchas versiones diferentes. Este trabajo se uso la placa Arduino Mega en 2560 (figura 4).

Figura 4 - Placa Arduino Mega 2560

La ventaja de esta placa sobre las otras modificaciónes de una gran cantidad de puertos de entrada y salida, por lo que en el futuro existe la posibilidad de ampliar el numero de sensores adicionales y las placas opcionales.

A causa de la relativamente debil capacidad de Arduino de controlar todo el diseno y el control remoto, se decidio usar como una placa control unico ordenador de a bordo Raspberry Pi (figura 5) [20].

Figura 5 - Placa Raspberry Pi

El bastidor sobre el que se montan placas y motores es un bloque de metal pequeno con cuatro ruedas (figura 7).

Figura 6 - Construcción del platforma

De los diversos sensores que se pueden conectar a la placa Arduino, en este desarrollo se usa un rango ultrasonico buscador HC-SR04 (Figura 8), con la que se puede obtener información sobre la distancia al obstaculo mas cercano al robot [7]. El resto de la información visual del robot obtendra a traves de una camara conectada a la Raspberry Pi.

Figura 7 - Ultrasonico buscador

Para la conexion entre dos placas una simple biblioteca de funciónes se ha desarrollado. Tambien, un simple algoritmo de logica se ha desarrollado para evitar los obstaculos.

Este algoritmo no es relacionado con redes neuronales, que seran utilizados en el futuro, pero es una base de prueba para la plataforma y permite evaluar sus capacidades de hardware y la capacidad de aprender que en el futuro se usara.

Conclusion

Para el desarrollo de algoritmo de de la operación para el robot movil de la teoria de redes neuronales se ha seleccionado como el mas progresiva y aproximada para el funcionamiento de un organismo vivo. Para una aproximación aun mas a este patron tambien se utiliza la vision artificial, que deberia proporcionar la mejor autonomia del robot movil en la toma de decisiones de acuerdo a los cambios en su entorno. Por el momento de escribir este ensayo obra del maestro aun no esta completo. Conclusion final: diciembre de 2013. El texto completo de la obra y los materiales sobre el tema se puede obtener de la autora o su supervisor despues de esa fecha.

Las fuentes de la literatura

1. Юревич Е.И. «Основы робототехники». - 2-е изд., перераб. и доп. - Спб.: БХВ-Петербург, 2005. - 416 с.: ил.
2. Аппаратная платформа Arduino. Recurso electronico. Modo de acceso: http://arduino.ru
3. Конструирование роботов: Пер. с франц./ Андре П., Кофман Ж.-М., Лот Ф., Тайар Ж.-П – М.: Мир, 1986. – 360 с., ил.
4. Michael McRoberts «Beginning Arduino». – 2010. – 459 с., ил.
5. Motor Shield - Arduino motor. Recurso electronico. Modo de acceso: http://www.ladyada.net/make/mshield/index.html
6. Юревич Е.И. «Управление роботами и роботехническими системами». - 2-е изд., перераб. и доп. - Спб.: БХВ-Петербург, 2005. - 416 с.: ил.
7. Куафе Ф. «Взаимодействие робота с внешней средой: Пер. с франц». – М.: Мир, 1985. – 285с.
8. Шахинпур М. «Курс робототехники: Пер. с англ.» - М.: Мир, 1990. – 527с.
9. Хорн Б.К.П. «Зрение роботов: Пер. с англ.» - М.: Мир, 1989. – 487с.
10. Майк Предко «Устройства управления роботами: схемотехника и программирование».– М.: ДМК-Пресс, 2004. – 403с.
11. Бишоп О. «Настольная книга разработчика роботов. – К.: «МК-Пресс», СПб.: «КОРОНА-ВЕК», 2010. – 400с.
12. Хайкин С. Нейронные сети: полный курс, 2-е изд., испр. : Пер. с англ. – М.: ООО «И.Д.Вильямс», 2006. – 1104 с.: ил.
13. Головко В.А. Нейронные сети: обучение, организация и применение. Кн.4: Учеб. пособие для вузов // Общая ред. А.И.Галушкина. – М.: ИПРЖР, 2001. – 256с.: ил.
14. Круглов В.В., Борисов В.В. Искусственные нейронные сети. Теория и практика. 2-е изд. – М.: Горячая линия – Телеком, 2002. – 382 с.: ил.
15. Articulo de Wikipedia «Робототехника». Recurso electronico. Modo de acceso: http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A0%D0%BE%D0%B1%D0%BE%D1%82%D0%BE%D1%82%D0%B5%D1%85%D0%BD%D0%B8%D0%BA%D0%B0
16. Соснина А., articulo «Сучасний стан та перспективи розвитку робототехніки в Україні», 2013.
17. Баженов С., articulo «Прошлое и будущее робототехники», 2012. Recurso electronico. Modo de acceso: http://www.cleverence.ru/site.aspx?page=Robotics#_Toc177756979
18. Articulo de Wikipedia «Робот». Recurso electronico. Modo de acceso: http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A0%D0%BE%D0%B1%D0%BE%D1%82
19. Янг Дж.Ф. «Робототехника: Пер.с англ.» - Л.: Машиностроение. Ленингр.отд-ние, 1979. – 300с.
20. Raspberry Pi. Recurso electronico. Modo de acceso: http://www.raspberrypi.org/
21. Килибарда Г., Кудрявцев В.Б., Ушчюмлич Ш. Независимые системы автоматов в лабиринте // Дискретная математика ? Т. 15. ? В. 3 ? 2003.
22. Una red neuronal para evitar obstaculos. Recurso electronico. Modo de acceso: http://stswoon.blogspot.com/2010/05/blog-post.html
23. El movimiento de los frijoles saltarines mexicanos. Recurso electronico. Modo de acceso: http://www-old.me.gatech.edu/hu/Publications/Hu12-beans.pdf
24. Robot iCube. Recurso electronico. Modo de acceso: http://www.icub.org/
25. Robot E-puck. Recurso electronico. Modo de acceso: http://www.e-puck.org/
26. Robot SpyKee. Recurso electronico. Modo de acceso: http://www.spykeeworld.com/