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| Figura 1. Robot y pista |
1. Introducción
La robótica es una rama de la tecnología que ha tomado un gran auge en los últimos tiempos y que a lo largo de su historia (Sánchez-Martín FM, 2007); está ayudando a la humanidad a hacer todo tipo de tareas; por eso, se hace pertinente analizar la posibilidad de usarla para la atención de desastres (www.rpp.com.pe); al igual que analizar uno de sus problemas fundamentales como lo es la llamada incertidumbre, la cual básicamente trata de el grado de error que los dispositivos robóticos (o cualquier partícula) pueden generar (Batres Ayala, 2004). Esta incertidumbre será evaluada en una serie de pruebas reales, como lo son caminar, girar cierta cantidad de grados, coger o dejar un pilote. Con el objetivo de posteriormente conocer y puntualizar exactamente qué tanto afecta la incertidumbre los movimientos a largo plazo.
Actualmente, las investigaciones de robótica de esta índole es escasa; pues estas se concentran más en el sector productivo. Aunque proporcionalmente hablando el sector de atención y prevención de desastres es variado en cuanto a prototipos robóticos se refiere; empezando con los robots CA–TF2 y VA–TF1 (http://www.unperiodico.unal.edu.co), los cuales proporcionan una gran ayuda humanitaria en condiciones adversas.
Después de un terremoto o alguna catástrofe es bien sabido el daño emocional en las personas, por lo que las investigaciones en robótica también se centran en ayudar anímicamente a las personas; por ejemplo, Paro (http://www.parorobots.com), un robot autómata (Bermejo-Sanchez S., 2004) que se convierte en un claro ejemplar de ayuda emocional a las personas. En la inundaciones también se pueden encontrar robots que salvan vidas como es el caso Swuomanoid (www.bajoelagua.com), el cual rescata personas de inundaciones llegando hasta ellas nadando.
Por ello en este artículo se abordará el aspecto de las inundaciones, con el modelo robótico Bioloid en la situación específica de atención de un río desbordado, el cual también tiene que darse a la tarea de hacerlo eficazmente, ya que de la eficacia del robot depende el grado de desastre que se presente.
2. Descripción del problema
El problema; básicamente se concibió con el fin de probar el desempeño del conjunto de los algoritmos desarrollados en orientación a los movimientos básicos y probar en diferentes pruebas cómo es su funcionamiento individual y grupal. Dicho problema consiste en la simulación de un desbordamiento de un río el cual debe ser solucionado por el robot de manera que ponga una cantidad determinada de pilotes alrededor del desbordamiento a fin de construir un dique que lo contenga. Además de esto se debe buscar que el robot haga esta tarea lo más eficaz y eficientemente posible para reducir el grado de daños que provoque el ya mencionado desbordamiento.
2.1. Campo
El campo que se utilizó; como lo muestra la Figura 2, consta de una columna de color azul al lado izquierdo en representación de un río, dentro de las condiciones del problema se utilizó una serie de cuadros o cajas de color azul claro al lado derecho del río, las cuales tuvieron la función de simular el desborde; la posición de estos es aleatoria a fin de hacer la tarea más real. En cuanto a los pilotes; representados con el color verde, se ubicaron de forma constante en el extremo derecho del campo y dos más en la parte superior e inferior en posición perpendicular respecto a los demás. La cuadrícula de color amarillo representa la posición inicial del robot; para la ubicación del robot en la pista se ha hecho un sistema de coordenadas como es mostrado en la Figura 2.
Figura 2. Campo utilizado para las pruebas.
2.2. Pilotes
El campo también contendrá una serie de pilotes ubicados al extremo derecho de la pista como se ve en la Figura 2; estos serán usados por el robot para cubrir el desborde del río simulando la construcción de un dique. Estos pilotes están hechos por trozos de tubos pvc (policloruro de vinilo) con trozos de cartón adheridos en la parte de arriba para que el robot tenga más posibilidades de cogerlo.
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| Figura 3. Pilote. |
2.3. Robot
El robot que se va a usar será el BIOLOID Premium, distribuido por la empresa Robotis (http://www.robotis.com); este, se ha armado con el modelo Tipo A (www.support.robotis.com), con dos modificaciones claves; la primera, es que se le ha puesto un caucho a cada mano del robot para garantizar que pueda coger los pilotes; la segunda se trata de los sensores infrarrojos (http://support.robotis.com/en/product/auxdevice/sensor/irsensor_manual.htm) que se le han adaptado a cada pie apuntando hacia el frente para que pueda “ver” si el desbordamiento está en frente.
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| Figura 4. robot Bioloid. |
3. Arquitectura para la solución
Para la solución del caso del desbordamiento propuesto, se implementó una arquitectura (www.conozcamoslarobotica.blogspot.com) de búsqueda y solución; la cual, se concibió a grosso modo un pseudocódigo que fue la base para programar el robot BIOLOID para que con su implementación, cumpla con los objetivos y posteriormente permitan el análisis de los mismos. Las tareas principales que cumple el robot son:
· Caminar()
· girarDerecha()
· girarIzquierda()
· sensarAdelante()
· cogerPilote()
· dejarPilote()
Teniendo ya estas acciones básicas elaboradas se construyó el pseudocódigo y posteriormente se implementó en el RoboPlus Task (support, web) y Roboplus Motion (support, web):
Inicio
Caminar(2)
orientacion = 3
fila = 1
columna = 4
contadorDesborde = 1
repetir hasta que contador_desborde sea diferente de 4
si hay un obstáculo en frente
Ir_Por_Pilote()
sino
girarIzquierda()
Caminar(1)
girarDerecha()
fin_si
fin_repetir
fin
El método Ir_Por_Pilote() es utilizado cuando el robot encuentra un desborde y lo que hace es evaluar la posición en la que actualmente se encuentra el robot y definir el camino óptimo para ir por los pilotes más cercanos y usarlos para hacer el dique.
Inicio
El método Ir_Por_Pilote() es utilizado cuando el robot encuentra un desborde y lo que hace es evaluar la posición en la que actualmente se encuentra el robot y definir el camino óptimo para ir por los pilotes más cercanos y usarlos para hacer el dique.
Inicio
si ContadorDesborde es igual a 1
si la posición actual es 1,2
ir por el pilote de la posición 0,3 y ponerlo en la posición actual
ir por el pilote de la posición 0,4 y ponerlo en la posición 0,1
ir por el pilote de la posición 0,5 y ponerlo en la posición 0,2
sino, si la posición actual es 2,2
ir por el pilote de atrás (posición 2,5) y dejarlo en la posición actual
ir por el pilote de la posición 1,4 y ponerlo en la posición 1,1
ir por el pilote de la posición 0,3 y ponerlo en la posición 1,2
sino
ir por el pilote de atrás (x,5) y ponerlo en la posición actual (a,b)
ir por el pilote de la posición (x-1,5) y ponerlo en la posición (a-1,b-1)
ir por el pilote de la posición (x-2,5) y ponerlo en la posición (a-1,b)
fin_si
sino, si contadorDesborde es igual a 2
sino, si contadorDesborde es igual a 2
ir por el pilote de atrás y ponerlo en la posición actual
girarIzquierda ()
si la posición actual es igual a 8,3
cogerPilote ()
caminar (1)
girarDerecha ()
dejarPilote ()
sino
caminar (1)
girarDerecha ()
caminar (1)
fin_si
sino
si la posición actual es 8,2
si la posición actual es 8,2
ir por el pilote de la posición 9,3 y ponerlo en la posición actual
ir por el pilote de la posición 9,4 y ponerlo en la posición 9,1
ir por el pilote de atrás (posición 9,5) y dejarlo en la posición actual
sino
ir por el pilote de atrás (x,5) y dejarlo en la posición actual (a,b)
ir por el pilote de la posición x+1,5 y ponerlo en la posición a+1,b-1
girarDerecha ()
girarDerecha ()
caminar (1)
si la posición actual es 8,3
girarDerecha ()
cogerPilote ()
girarDerecha ()
sino
caminar (2)
girarDerecha ()
cogerPilote ()
girarDerecha ()
caminar (2)
fin_si
dejarPilote ()
fin_si
fin_si
contadorDesborde = contadorDesborde + 1
Fin
Para que el robot sepa en qué lugar se encuentra y pueda evaluar estas condiciones se ha concebido un sistema que suma o resta a la variable fila o columna cuando camina hacia adelante según su orientación; y esta a su vez es modificada cada vez que el robot gira.
4. Pruebas y resultados
Para que el robot sepa en qué lugar se encuentra y pueda evaluar estas condiciones se ha concebido un sistema que suma o resta a la variable fila o columna cuando camina hacia adelante según su orientación; y esta a su vez es modificada cada vez que el robot gira.
4. Pruebas y resultados
Después de definido el algoritmo para cada uno de los movimientos básicos, se tomaron individualmente para probar el desempeño de estos en su ejecución; primero, se realizó varias pruebas al movimiento caminar; cada una de ellas se hizo con diferentes distancias a fin de determinar la velocidad y los grados de error que arroja cada una; los resultados de aquella están expresados en la Tabla I y los de estos en la Figura 5.
Tabla I
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Resultados de velocidad cuando camina.
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Distancia
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Velocidad promedio
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20 cm
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0,66 cm/s
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40 cm
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0,64 cm/s
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60 cm
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0,43 cm/s
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80 cm
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0,58 cm/s
|
.
Figura 5. Resultados de desviación de la prueba caminar.
Figura 6. Imágen prueba del movimiento caminar
figura 7. Imágen prueba del movimiento caminar
Después, al igual que a caminar, se realizó varias pruebas al movimiento básico de girar; cada una de ellas se hizo con diferentes grados objetivo a fin de determinar la velocidad y los grados de error que arroja cada una; los resultados de aquella se pueden ver en la Tabla 2 y los de estos en la Figura8 .
Tabla II
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Resultados de velocidad cuando gira.
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Grados objetivo
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Tiempo transcurrido
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45°
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14,63 s
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90°
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26,43 s
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135°
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37,61 s
|
180°
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49,51 s
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Figura 8. Resultados de desviación de la prueba girar.
Figura 9.Imágen prueba del movimiento girar
Figura 10. Imágen prueba del movimiento caminar
Gracias a los cauchos instalados en las manos del robot, y los cartones que se le adhirieron alrededor del pilote, los cuales tenían la función de ampliar el diámetro del pilote; El proceso de coger y dejar se hizo significativamente más eficaz, dando como resultados un 100% para las pruebas de coger el pilote y un 90% para las pruebas de dejar estando el pilote en una posición adecuada.
video prueba pista total
5. Conclusiones
Las pruebas revelaron la gran incertidumbre que se presenta en un robot humanoide; ya que como se puede ver en las figuras de las pruebas, en unas secciones se presenta en gran grado la incertidumbre; y en otras, es verdaderamente mínima. Demostrando con esto que la robótica depende mucho más del hardware (Bose S., 2007) que del software (Campderrich Falgueras B., 2003).
En cuanto a la situación de desbordamiento del río, el robot Bioloid constituye un buen prototipo para la solución del problema de desbordamiento, ya que por ser bípedo se desempeña mejor que un robot Rover (Saeed N., 2010) en las condiciones terrenales de las zonas de riberas, y así posteriormente implementar un plan macro para un prototipo más a la medida de la situación real.
En trabajos posteriores se pretende buscar métodos para reducir el grado de incertidumbre que se presenta al realizar los movimiento básicos; y mejorar el tiempo en que ejecuta dichas acciones, de igual manera mejorar sus cualidades motrices (Batalla-Flores A., 200).
También se pretende incursionar en otras situaciones de catástrofe; por ejemplo, incendios, inundaciones, terremotos, entre otros. Con el objetivo de demostrar como estos robots sirven de herramientas en diferentes situaciones.
Referencias
Sánchez-Martín ,FM & Jiménez Schlegl, P* & Millán Rodríguez, F & Salvador-Bayarri, J&Monllau Font ,V;&Palou Redorta, J & Villavicencio Mavrich, H.(2007)Historia de la robótica: desde Arquitas de Tarento al Robot da Vinci, 31(3),185-196.
RPP-Noticias WebSite[Online].Available:
http://www.rpp.com.pe/2012-10-
Batres Ayala Luis Roberto& Vargas Guevara.(2004)
“Investigación sobre los temas: Incertidumbre, Factores de la Incertidumbre, Razonamiento Aproximado y Razonamiento Inexacto.”,1-16.
Universidad-Nacional WebSite[Online].Available:
http://www.unperiodico.unal.edu.co/dper/article/robot-para-rescatar-victimas-en-desastres-naturales.html.
Paro-Robot WebSite[Online].Available:
http://www.parorobots.com/
Bermejo Sanchez sergio(2004).” desarrolo de robots basados en el comportamiento”,236,21-31.
Bajo-el-agua WebSite[Online].Available:
http://www.bajoelagua.com/mundo-submarino/noticias/2012-09-12/japon-disena-robot-humanoide-socorrista-0854.html.
Robotis product Web site[Online] .Available:http://www.robotis.com/xe/BIOLOID_main_en
SupportRobotis WebSite[Online].Available:http://support.robotis.com/en/product/bioloid/premiumkit/download/bioloid_premium_demo.htm.
Support-Robotis WebSite[Online].Available:
http://support.robotis.com/en/techsupport_eng.htm#product/auxdevice/sensor/dxl_gyro.htm.
TodosobrelarobóticaWebsite[Online].Available:http://conozcamoslarobotica.blogspot.com/p/robots-segun-su-arquitectura.html.
Support-Robotis WebSite[Online].Available: http://support.robotis.com/en/software/roboplus/roboplus_task_main.htm
Support-Robotis WebSite[Online].Available: http://support.robotis.com/en/software/roboplus/roboplus_motion_main.htm
Bose sanjay (2007).”hardware and software of personal computers ”,1,1-224.
Campderrich Falgueras Benet(2003),”Ingenieria del software”,26-303.
Niku Saeed(2010) “ Introduction to Robotics”480-1, 6-7.
Batalla Flores Albert(200).”Habilidades Motrices”,107.
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