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PrototiposAntonio Arnaiz Lago
Indice:
MESTHERT28@smail.ocefss.ucm.esTodos estos prototipos pertenecen a una variedad de robots móviles que se denominan genéricamente CS (Criaturas simples). El término Criaturas Simples es el nombre dado por Valentino Braitenberg a una colección de pequeños robots desarrollados por él mismo. Estos mecanismos constituyen una primera aproximación al mundo de los robots móviles. Con este tipo de mecanismos se trata de comprobar como reacciónan sistemas móviles simples ante la presencia de determinados estímulos (luz, sonido, temperatura etc.) bien cuando estos estímulos aparecen por separado o bien cuando se dan varios de ellos simultáneamente. Este tipo de robots comparten entre sí una serie de carácteristicas que los definen y que podríamos enumerarlas como sigue:
Criaturas SimplesSon sistemas con los que se pretende básicamente extraer conclusiones acerca del comportamiento que pueden tener sistemas de tipo móvil, en presencia de magnitudes físicas existentes en el mundo real (físico). Estas conclusiones servirán como criterios de diseño para los auténticos Robots Móviles.
- Reacciónan ante uno varios estímulos, estímulos tales como el sonido, la luz, objetos etc.
- Pueden ser sistemas extremadamente simples (cableados) o contener algún tipo de controlador (microprocesador).
- No implementan ningún mecanismo de aprendizaje, evolutivo, etc.
- No reciben ningún tipo de "ayuda" exterior para su funcionamiento.
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CS-EOCon este simple modelo, se han obtenido las siguientes conclusiones:
CS-EO (Criatura Simple, estímulo Oscuridad) fué nuestro primer prototipo y se construyó en Febrero de 1995. Es un "Robot Móvil" extremadamente simple, ya que ni siquiera cuenta con un sistema de control que se pueda considerar "inteligente" o "sofisticado". Se trata básicamente de dos motores montados en un chásis y un pequeño circuito electrónico que invierte el sentido de movimiento de uno de ellos (polaridad) cuando la intensidad luminosa que es detectada por una célula fotoeléctrica cae por debajo de un cierto valor. Puede observarse con mayor detalle en esta fotografía.
- La posición de determinados sensores (células fotoeléctricas en este caso) influye notablemente en el comportamiento final del modelo.
- Las células fotoeléctricas son sensores perfectamente válidos para guíar modelos utilizando la luz normal (en el rango de lo visible, luz natural, lamparas de incandescencia, fluorescentes etc.), resultando este tipo de sensor extremadamente barato y fácil de manejar, con lo que no es preciso recurrir a otro tipo de sensor más complejo (fototransistores etc.) si lo que se desea es estimular un Robot con fuentes de luz de este tipo.
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CS-EL
CS-EL ( Criatura Simple, Estímulo Luminosidad ) se construyó en Mayo de 1996. Se trata de un prototipo en la misma línea que el CS-EO, es decir su único estímulo es la luz, sin embargo su comportamiento es diferente. Este prototipo busca desesperadamente la luz. Para ello utiliza dos células fotoeléctricas (tal y como se puede apreciar en esta fotografía, se encuentran a ambos lados, en la parte frontal del robot).
Mediante la comparación de los valores de tensión obtenidos desde las dos celulas, el robot determina donde se encuentra la zona de mayor luminosidad que le rodea y en base a ello actúa sobre los motores, orientando el rumbo hacia la zona de mayor intensidad luminosa. Este proceso requiere de un cierto control, de modo que el controlador del robot está implementado utilizando un microprocesador, en este caso un 80C31, el cual gestiona todos los sistemas del robot (conversor A/D, controlador de los motores etc).
Se ha equipado en la parte frontal del robot unos pequeños micro switchs que actúan a modo de primitivas "antenas sensoras", estas antenas simplemente tienen la misión de indicar al robot cuando se choca frontalmente con algún objeto, en ese caso, al ser detectado un objeto, el robot invertirá su movimento (andará hacia atrás) durante un cierto tiempo, para posteriormente reorientarse y reanudar de nuevo el sentido de la marcha. Este procedimiento de "sortear" obstáculos, si bien es bastante simple y no serviría por ejemplo para un robot que esté intentando seguir una determinada ruta, es válido en este caso ya que con este prototipo sólo se trata de comprobar la respuesta ante la luz y no de estudiar algoritmos o procedimientos de sorteamiento de obstáculos.
Por otra parte el robot está programado para detectar una situación de "noche", es decir cuando no es posible encontrar una cantidad mínima de luz en nigún punto alrededor del mismo. En este caso, el robot se inhibirá permaneciendo aletargado durante un tiempo fijo, transcurrido el cual se activará para comprobar si ha aparecido algún punto de luz en su alrededor, de ser así abandonará la situación de letargo, para dirigirse a dicho punto, si por el contrario la situación de oscuridad persiste, volverá al ciclo de letargo y así sucesivamente.
Como detalle curioso cabe destacar que se ha utilizado un ratón de ordenador como chásis del robot por lo que se puede comprender el reducido tamaño del mismo.
Con este modelo, se han obtenido entre otras, las siguientes conclusiones:
- La utilización de dos células fotoeléctricas como mecanismo de orientación es un método eficiente para determinar zonas de luz.
- La incorporación de filtros para las muestras obtenidas desde los sensores permite variar notablemente el comportamiento del robot. Realizando operaciones de tipo AND, OR lógicos de las muestras con mascaras predeterminadases posible obtener comportamientos muy diferentes , desde una predilección por las zonas luminosas hasta el efecto contrario.
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CS-EMA
CS-EMA son las abreviaturas de un robot que pretende implementar capacidades avanzadas dentro del campo de los robots móviles. Con este modelo se pretende implementar un robot evoluciónado que posea:
- Capacidad de supervivencia. Mediante esta característica, el robot podrá encontrar y recibir la energía precisa para su funcionamiento, sin ayuda exterior, esta energía será la que le permita seguir funcionando ininterrumpidamente. Se ha elegido como fuente energética ideal la luz solar, por lo que se equipará al robot con un panel solar, el cual permitirá realizar esta operación.
- Capacidad de aprendizaje. Se pretende que el robot implemente ciertas capacidades de aprendizaje, esto es, capacidad de aprender y reacciónar ante determinadas situaciones que se le planteen durante su desplazamiento por el entorno que conforma su habitat.
- Capacidad evolutiva. En una fase más avanzada y siempre que las capacidades de aprendizaje implementadas lo permitan, se pretende incorporar al modelo de un cierto grado de capacidad evolutiva, esto es, capacidad para variar sus métodos de supervivencia basándose en los datos que provienen del mecanismo de aprendizaje, memoria de eventos y de sus propios recursos físicos.
Estado Actual:
En la actualidad se está redactando el documento de Especificación de Requisitos, que contendrá la especificación del Robot y la del medio ambiente en el que desarrollará sus operaciones.
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Se ofrecen varios documentos en formato postscript (.ps) que describen los prototipos implementados:
Documentación técnica extensa
- Documentación Técnica CS-EO.
- Documentación Técnica Servos Futaba.
- Documentación Técnica CS-EL
Estos documentos se pueden obtener en la sección de download.
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