Robots Humanoides

Transcripción

Robots Humanoides

GRUPO C
INTRODUCCIÓN AL
DISEÑO DE
MICRORROBOTS
MÓVILES
HUMANOIDES
María Cabello Aguilar
José Joaquín Cantos Frontela
Sergio López de la Cruz
Alberto Carpintero Cascajero
Carlos Ruiz Bueno
Pablo Gutiérrez González
Gema del Sol Pérez-Cejuela
INTRODUCCIÓN AL DISEÑO DE MICRORROBOTS MÓVILES
HUMANOIDES
Las Tres Leyes de la Robótica:
-
Un robot no puede hacer daño a un ser humano o, por inacción,
permitir que un ser humano sufra daño.
-
Un robot debe obedecer las órdenes dadas por los seres humanos,
excepto si estas órdenes entrasen en conflicto con la Primera Ley.
-
Un robot debe proteger su propia existencia en la medida en que esta
protección no entre en conflicto con la Primera o la Segunda Ley.
María Cabello Aguilar, José Joaquín Cantos Frontela, Alberto Carpintero Cascajero, Pablo Gutiérrez González
2
HUMANOIDES
ÍNDICE
1.
ALGORITMIA .......................................................................................................... 4
1.1
Control de motores ......................................................................................... 4
1.2
Planificación del movimiento y de secuencias de acciones .............................. 7
1.3
Inteligencia artificial ...................................................................................... 13
1.4
Programación ............................................................................................... 16
2.
SOLUCIONES DE MOVIMIENTO Y ELECTRÓNICA ASOCIADA.................................. 22
3.
KITS COMERCIALES .............................................................................................. 33
4.
ROBOTS HUMANOIDES DE BAJO COSTE ............................................................... 47
5.
COMPETICIONES .................................................................................................. 53
5.1
Competiciones Nacionales ............................................................................ 53
5.2
Competiciones Internacionales ..................................................................... 54
5.3
Pruebas de Humanoides (www.robogames.net) ........................................... 56
6.
EVOLUCIÓN HISTÓRICA ........................................................................................ 66
7.
ROBOTS HUMANOIDES EN LA FICCIÓN ................................................................ 84
8.
ROBOTS HUMANOIDES EN EL MUNDO REAL ........................................................ 88
9.
PROPUESTA DE DISEÑO DE UN ROBOT HUMANOIDE ESPÍA ................................. 92
9.1
Introducción ................................................................................................. 92
9.2
Material ........................................................................................................ 92
9.3
Sensores ....................................................................................................... 93
9.4
Motores ........................................................................................................ 98
9.5
Microcontrolador .......................................................................................... 94
9.6
Entorno de Desarrollo ................................................................................... 99
10.
AUTORES ........................................................................................................ 101
11.
GESTIÓN INTERNA .......................................................................................... 102
Sergio López de la Cruz, Carlos Ruiz Bueno, Gema del Sol Pérez-Cejuela
3
HUMANOIDES
1. ALGORITMIA
En cuanto a la algoritmia de un humanoide tenemos varios niveles de estudio:




1.1
Control de motores
Planificación del movimiento
Planificación de secuencias de acciones
Inteligencia artificial
Control de motores
Una parte fundamental en el trabajo con un robot es cómo controlar los
motores de los que dispone. Hay que calcular parámetros como la corriente necesaria,
la tensión,elpar… para que nuestro humanoide lleve a cabo las acciones deseadas.
http://robotics.naist.jp/research/naisthandhp_enadj/NAIST-Hand.htm
El circuito de control es el que proporciona las señales a los actuadores
dependiendo de las señales obtenidas en los sensores [1].
Las señales procedentes de los sensores pasan a través de una etapa de
potencia para proporcionar la corriente necesaria al motor. Esta etapa puede ser un
puente en H, que permite el cambio de giro del motor; relés, que manejan mayores
corrientes; drivers para motores que permiten cambio de dirección, frenado y manejo
de mayores corrientes.
4
HUMANOIDES
Cabe destacar que los motores utilizados para los robots
fundamentalmente motores de corriente continua o motores paso a paso [2].
son
 Los motores de continua suelen controlar los giros de las ruedas.
Proporcionan un par proporcional al voltaje de entrada, por lo que son
fácilmente regulables. Trabajan en lazo cerrado, para poder controlar el
ángulo girado. El control de estos motores puede ser de varios tipos:




Rectificación controlada por silicio
Conmutación electrónica
Modulación de anchura por pulsos (PWM)
Modulación de frecuencia de pulsos (PFM)
 Los motores paso a paso giran ángulos muy exactos y su control es de
tipo digital. Este tipo de motores trabaja en lazo abierto ya que el giro
del eje es conocido. Son normalmente controlados por un
microcontrolador, como el HC68 o 8051; o por circuitería integrada
específica para el control de estos motores, como el modelo SA1027.
El Robonova 1 cuenta con un potente microcontrolador Atmel ATMega 128
capaz de controlar toda clase de sensores y dispositivos, además de los servomotores
[3].
En otras ocasiones, el control total de un robot se realiza a través de un PC,
como en el caso del humanoide Robo-Tek [4].
5
HUMANOIDES
Es habitual el uso de reguladores para este tipo de controles. Como ejemplo
observamos el siguiente algoritmo encargado de obtener el par necesario para el brazo
de un humanoide [5].
The design and implementation of arm wrestling robot. Quanjun Song.
Par estimado
+
-
T
Regulador
Brazo
PD
robot
Par sensor
6
1.2
HUMANOIDES
Planificación del movimiento y de secuencias de acciones
En primer lugar, para poder realizar movimientos semejantes a los de los
humanos es necesario elaborar un diseño previo:
 Captura del movimiento humano
 M apa cinem ático → Traducción de los datos del actor hum ano a datos
entendibles por el robot
 M apa dinám ico → Conseguir que los m ovim ientos del hum anoide
satisfagan la estabilidad al andar y las propiedades de los actuadores
 Simulación
 Experimentación
La captura del movimiento humano es frecuentemente realizada mediante la
mioelectricidad [6], que es una señal completamente relacionada con la fuerza
muscular [7] y puede ser medida en muchos puntos simultáneamente.
Actualmente, la captura del movimiento humano es frecuente en casos donde
se quiere crear un personaje ficticio, pero con movimientos casi reales. Un ejemplo lo
tenemos en el personaje de Gollum, de El Señor de los Anillos. En la siguiente foto
podemos ver cómo se realizó dicha captura.
www.wolfmanproductions.com/images/andy_blue.jpg
7
HUMANOIDES
Un tema realmente importante en este tipo de robots es la estabilidad.
El contacto entre los pies y el suelo es crucial para la locomoción. Sería deseado
que la longitud de las piernas del humanoide fuera proporcional al tamaño de los
huesos hum anos;de lo contrario elresultado serían caídas,pisoteos…
Existen fórmulas matemáticas que relacionan los vectores posición de los pies
con constantes cinemáticas [8].
Por otra parte existen métodos de evaluación de similitud entre humanos y
humanoides, que se llevan a cabo mediante el estudio de los ángulos de las
articulaciones.
Un criterio destacado sobre la estabilidad es el criterio del Punto de Momento
Cero (ZMP) de Vukobratovic [9].
El punto de momento cero es un concepto muy importante en la resolución del
movimiento de un robot bípedo, como es el caso de los humanoides. Mantener la
estabilidad dinámica no es tarea fácil, ya que el torso del robot tiene más masa e
inercia que las piernas, las cuales tienen que soportar todo el peso.
El punto de momento cero es aquél en el que la componente tangencial del
momento resultante de la inercia, la fuerza de la gravedad y las fuerzas externas es
cero [10].
El concepto del momento cero implica el cálculo de las ecuaciones del
momento angular, para garantizar que las trayectorias de las articulaciones respetan la
estabilidad. Se establece una región de estabilidad, y mientras dicho punto se
encuentre dentro de ella no habrá ningún problema.
Dependiendo de dónde esté este punto, la estabilidad será mayor o menor.
Como podemos comprobar en la siguiente ilustración, el robot ASIMO de
Honda también usa este método de estabilidad.
http://www.honda.co.jp/factbook/robot/asimo/200011/img/04_09.gif
8
HUMANOIDES
Un algoritmo interesante en cuanto a este tema se refiere es el siguiente, donde
podemos ver que se trabaja de una forma sencilla. Mediante el cálculo del ZMP y unos
valores iniciales, se puede calcular una trayectoria de la cintura de un robot.
Obtener datos del
movimiento
humano
Obtener trayectoria del pie
Entrar valores iniciales de
La posición de la cintura
Generar trayectoria de la
cintura
Calcular ZMP
No
Satisface
Aumentar
x, y , z
Sí
Calcular
similitud
No
Satisface
Sí
Seleccionar trayectoria
final con mayor similitud
9
HUMANOIDES
Por otra parte, para el cálculo de trayectorias libres de colisiones existen varias
soluciones. Contamos con el algoritmo modificado de marcha rápida (FM3), basado en
el FMM (Fast Marching Method), el algoritmo geométrico One Step To Goal (OSG) o el
SKD que da soluciones cinemáticas [11].
Es de especial mención el algoritmo FMM, basado en geometría
computacional. Puede ser aplicado a problemas de planificación de pasos, extrayendo
entre todas las posibles soluciones la que corresponda al paso hacia el camino más
corto.
Un ejemplo ilustrativo es el siguiente [12]:
Aquí tenemos la situación inicial (rojo) y la posición deseada (verde).
10
HUMANOIDES
Dividimos nuestro plano en celdas.
11
HUMANOIDES
Se van planteando las cuatro posibles posiciones, la anterior se descarta, y
entre las otras tres se busca aquella que se encuentre más próxima a la situación final.
De esta forma encontraremos el camino más eficiente.
Existen 5 aspectos fundamentales en la planificación del movimiento:
orientación, inclinación, elevación, ladeo y balanceo. Como resultado del estudio de
estos aspectos, se obtiene una trayectoria para el centro de masas y otra para la
configuración del movimiento de los pies.
El problema de coordinar los movimientos de un robot con múltiples grados de
libertad se complica a medida que el número de articulaciones y la complejidad de sus
maniobras aumentan [13]. Es posible programar explícitamente los movimientos
necesarios para que el robot realice una determinada tarea, pero si las tareas se
desarrollan en entornos no controlados y/o son de moderada complejidad, esta opción
se vuelve inviable [14].
Un enfoque posible es descomponer el problema planificado en planificaciones
globales y locales, como sub-problemas más fáciles de resolver. Se usan formas como
aproximaciones geométricas para definir el camino. Esto es, se separa el espacio de
trabajo 3D en múltiples capas 2D conectadas.
Hay algoritmos en relación a esto, como el STABLE_BFP [15].
12
1.3
HUMANOIDES
Inteligencia artificial
La inteligencia artificial es la ciencia que intenta la creación de programas para
máquinas que imitan el comportamiento y la comprensión humana.
Los humanoides requieren de una extraordinaria dotación en cuanto a
inteligencia artificial se refiere, ya que se desea, cada vez más, que se asemejen todo lo
posible a los humanos.
Ya hemos visto que hay métodos de todo tipo para conseguir esto, y estudios
basados en física, program ación… que buscan la m ejor sim ilitud posible con la especie
humana.
Un punto notable en relación a este tema son los algoritmos genéticos.
Un algoritmo genético (AG) es una técnica de programación que imita a la
evolución biológica como estrategia para resolver problemas [16]. Dado un problema a
resolver, la entrada del AG es un conjunto de soluciones y una función que nos permite
evaluar a cada solución candidata. Estas candidatas pueden ser correctas, aunque
suelen ser generadas aleatoriamente.
13
HUMANOIDES
http://eddyalfaro.galeon.com/geneticos.html
La mayoría de las soluciones, al ser generadas de forma aleatoria, no
funcionarán y serán eliminadas. Sin embargo, por puro azar, unas pocas pueden ser
prometedoras. Estas candidatas prometedoras se conservan y se realizan múltiples
copias de ellas, pero las copias no son perfectas; se introducen cambios aleatorios
durante el proceso de copia. Este proceso se repite una y otra vez, pudiendo encontrar
soluciones muy buenas al problema.
Estos algoritmos han demostrado ser una estrategia enormemente poderosa y
exitosa para resolver problemas. Las soluciones que se encuentra son, a menudo, más
eficientes, elegantes y complejas que las que puede proporcionar un ingeniero
humano.
14
HUMANOIDES
Como ejemplo tenemos el caso de David Andre y Astro Teller, que inscribieron
en una liga de fútbol un equipo formado por robots programados mediante algoritmos
genéticos. Les proporcionaron unas funciones primitivas como girar, moverse, tirar… La
función que utilizaron para evaluar a las soluciones candidatas proporcionaban unos
objetivos cada vez más importantes: acercarse a la pelota, golpear la pelota,
conservarla, marcar goles y ganar el partido. No se suministró ningún código para
enseñar específicamente al equipo cómo conseguir estos objetivos.
Los programas evolucionados se evaluaron con un modelo de selección
jerárquico: en primer lugar, los equipos candidatos se probaron en un campo vacío y, si
no marcaban un gol en menos de 30 segundos, se rechazaban. Luego se evaluaron
haciéndoles jugar contra un equipo estacionario, que únicamente golpeaban la pelota
hacia el campo contrario. En tercer lugar, el equipo jugaba un partido contra el equipo
ganador de la competición RoboCup 1997. Finalmente, los equipos que marcaran al
menos un gol contra este equipo jugaron unos contra otros para determinar cuál era el
mejor.
De los 34 equipos de su división, Darwin United acabó en decimoséptima
posición, superando a la mitad de los participantes humanos, hecho especialmente
relevante si pensamos en, por ejemplo, la evolución de los computadores en el juego
del ajedrez, donde actualmente compiten a nivel de los grandes maestros. Pensando
en esto nos podemos plantear, ¿qué tipo de sistemas producirá la programación
genética dentro de 20 o 30 años?
Otro ejemplo sobre inteligencia artificial aplicada a robots es el programa
General Learner [17], escrito en C. Este sistema tiene como entradas impresiones
sensoriales y como salidas acciones elementales. Relaciona las entradas con las salidas
basándose en la observación de las acciones de las personas. No se conoce nada en
cuanto a dichas entradas y salidas, sino únicamente cómo relacionarlas.
15
1.4
HUMANOIDES
Programación
Escribir programas para robots es una tarea complicada, porque los robots son
sistemas complejos. Es una programación muy exigente.
Una aplicación de un robot móvil debe estar pendiente de varias fuentes de
actividad y objetivos a la vez. Un programa de un robot tiene que atender a muchas
cosas simultáneamente: recoger nuevos datos de varios sensores, refrescar la interfaz
gráfica, enviar periódicamente consignas a los motores, enviar o recibir datos por la
red, etc. Por ello las aplicaciones de los robots suelen ser concurrentes, y por lo tanto
bastante complejas. Los S.O. de los robots más avanzados incorporan mecanismos
multitarea y de comunicación interprocesos [18].
Algo realmente importante es la interfaz gráfica. No es indispensable pero
resulta útil como herramienta de depuración.
Aquí tenemos un ejemplo de interfaz sencilla, en la que se dispone de controles
independientes para piernas, ojos, boca, etc.
http://scmstore.com/scm-hacker/num49/project/Image100.gif
16
HUMANOIDES
Las aplicaciones de robots no cuentan con reutilización de código, cada
aplicación ha de construirse prácticamente desde cero.
Aunque hay casos de programación funcional y lógica de robots, los lenguajes
más utilizados con los genéricos. La parte específica de robótica se encapsula en
bibliotecas u objetos particulares. También ha habido intentos de establecer lenguajes
específicos para robots, como Task Description Language (TDL) o Reactive Action
Packages (RAP).
La incorporación del ordenador personal como procesador principal ha abierto
el paso a lenguajes de alto nivel: Java, C, C++, Visual Basic, C#, etc. Uno de los lenguajes
actualmente más extendidos es C por su potencia expresiva y rapidez.
En cuanto a la simulación se refiere, se disponen de muchas herramientas que
permiten simular los movimientos de robots con gran precisión y elegancia.
Un ejemplo de programación y simulación de un humanoide con Matlab es el
siguiente. Se puede comprobar que no es una tarea sencilla, ya que existen multitud
de bloques, pero se obtiene un trabajo muy logrado e imágenes muy realistas.
17
HUMANOIDES
http://loslocosrh.blogspot.com/
18
HUMANOIDES
Referencias:
[1] Construcción de un robot seguidor de línea. J.E. Barco, L.E. Imbacuan, G.D.
Ordoñez. Universidad de Nariño.
http://www.udenar.edu.co/contenido/comunicados/images/ROBOT%20SEGUI
DOR%20DE%20LINEA.pdf
[2] El control de motores para los microrrobots. Felipe Antonio barreno
Herrera.
http://www.depeca.uah.es/alcabot/seminario2006/Trabajos/FelipeBarrenoHer
rera.pdf
[3] Robot humanoide Robonova 1 montado.
http://www.superrobotica.com/S300405.htm
[4] El robot humanoide de Zacatepec.
http://hypatia.morelos.gob.mx/No16/Notas/Robotek/robot.htm
[5] The Design and Implementation of Arm Wrestling Robot. Quanjun Song,
Yuman Nie, Liankui Qiu, Jianhe Lei y Yunjain Ge. Proceedings of the 6th Congress on
Intelligent Control and Automation, 21 – 23 Junio, 2006, Dalian, China.
[6] Humanoid Control Method Based on Human Knack for Human Care Service.
Yuichiro Kawamura, Yoshiyuki Sankai. Doctoral Program in Engineering. Institute of
Engineering Mechanics and Systems. University of Tsukuba, Ibaraki, Japan.
[7] Perry, Berkey, “EM G – force relationships in skeletalm uscle”, CRC Crst Rev
Biomed Eng 7, pp. 1-22. 1981.
[8] Design of Humanoid Complicated Dynamic Motion Based on Human Motion
Capture. Qiang Huang, Zhaoqin Peng, Weimin Zhang, Lige Zhang y Kejie Li. Department
of Mechatronic Engineering, Beijing Institute os Technolegy. Beijing, China.
19
HUMANOIDES
[9] M . Vukobratovic, D . Juricic. “Contribution to The Synthesis of Biped G ait”,
IEEE on Bio-Medical Engineering. Vol. BME – 16, No. 1, pp. 1-6, 1969.
[10] Digital Human Modeling and Virtual Reality for FCS. Dynamic Motion
Prediction of Gait and Lifting. Hyung Joo Kim, Emily Horn, YuJiang Xiang, Karim Abdel
Malek y Jsabir S. Arora.
http://www.digital-humans.org/Report2004/Documents/07MotionDynamics.htm
[11] RH0 Humanoid Robot Bipedal Locomotion and Navigation Using Lie Groups
and Geometric Algorithms. Jose M. Pardos, Carlos Balaguer. Universidad Carlos III de
Madrid.
[12] Motion planning for robots, digital actors and other moving objects.
http://ai.stanford.edu/~latombe/cs26n/home.htm
[13] Robin R. Murphy. Introduction to AI Robotics. A. Bradford Book, MIT Press
Cambridge Massachussets. London, England.
[14] Formalización de maniobras en robots con múltiples grados de libertad
como sistemas multiagente. José Antonio Martín H., Javier Alonso Ruiz. Instituto de
Automática Industrial, C.S.I.C. Madrid.
http://ma.ei.uvigo.es/desma2004/articulos/Desma2004_Alonso.pdf
[15] Planning Humanoid Motions with Striding Ability in a Virtual Environment.
Tsai-Yen Li, Pei-Zhi Huang. Computer Science Department, National Chengchi
University. Taipei, Taiwan, R.O.C.
[16] Algoritmos genéticos y computación evolutiva. Adam Marczyk.
http://the-geek.org/docs/algen/
20
HUMANOIDES
[17] El programa General Learner (programa que aprende)
http://www.intelligent-systems.com.ar/intsyst/genlearnSp.htm
[18] Programación de robots móviles. José María Cañas Plaza. Universidad Rey
Juan Carlos, 2 de Agosto de 2004.
21
HUMANOIDES
2. SOLUCIONES DE MOVIMIENTO
Y ELECTRÓNICA ASOCIADA
Un alto porcentaje de los robots humanoides que se implementan hoy en día
intentan imitar nuestro sistema motriz para desplazarse e interactuar con el medio
que les rodea.
De todos los movimientos que realizamos, andar es, sin ninguna duda el más
complejo de todos ellos, ya que, aunque no nos demos cuenta, andar no es sólo
desplazar nuestros pies por el suelo, sino que nuestras rodillas, cadera, columna,
brazos, cabeza… se unen para conseguir m antener en todo m om ento el equilibrio.
Veamos con unos dibujos el proceso completo:
http://www.rubberbug.com/walking.htm
22
HUMANOIDES
Podemos observar como el peso completo de nuestro cuerpo es soportado por
distintas partes de nuestra anatomía mientras que las restantes contribuyen a
mantener el equilibrio global.
Especialmente relevante es el movimiento que genera nuestra cadera:
Ella se encarga de iniciar el movimiento y es donde reside el centro de gravedad
de nuestro cuerpo.
A la hora de llevar estos movimientos a la práctica en nuestro robot se opta, en
la mayoría de los casos, por servos, pequeños motores muy precisos que son capaces
de mantener su posición con una fuerza relativamente grande. Veamos un robot que
hace uso de este sistema, el robot Stampy creado por el Trinity College:
23
HUMANOIDES
http://www.acroname.com/robotics/gallery/stampy/stampy.html
Contiene cuatro pequeños servos que le permiten mover las piernas y la
cadera, además de unos grandes “zapatos” que le ayudan enorm em ente a m antener el
equilibrio.
24
HUMANOIDES
A continuación veremos un diseño con mucha mayor libertad de movimiento,
pero a costa de enorme complejidad, utilizando numerosos micro-servos.
http://www.austrobots.com/
25
HUMANOIDES
Seguimos aumentando la complejidad del robot con el siguiente diseño, se
trata del Robonova 1.
http://www.superrobotica.com/Robonova.htm
Este diseño tiene una peculiaridad en muchos de los 16 servos que incorpora,
ya que incorporan un segundo eje, opuesto al utilizado normalmente y que hace que
su colocación sea más sencilla, además de simular mejor la forma de una articulación
humana. Por otra parte también dan información de cuál es su posición real para que
pueda ser manejada por el microcontrolador.
26
HUMANOIDES
Una de las funciones para las que ha sido perfeccionado es jugar al fútbol,
como demostró no hace mucho en la Campus Party de Valencia.
Si nos centramos ahora en el movimiento que ejercemos a la hora de coger
objetos, nos daremos cuenta de que también tiene su dificultad. La presión que
ejerzamos sobre el mismo tiene que ser lo suficientemente grande como para no
caerse, pero sin excedernos,para no provocar su “deform ación”. Veam os un ejem plo
práctico implementado en el Robosapien:
http://www.regaletes.com/robosapien-v2-p-34.html
Se puede observar como en la mano existen sensores de presión que le ayudan
a verificar que se ha cogido el objeto con una fuerza adecuada. Pero el movimiento se
ve limitado enormemente por las características físicas (forma, peso y tamaño) de lo
que se pretende agarrar.
27
HUMANOIDES
Para controlar tal cantidad de servos, sensores y demás electrónica
consiguiendo un verdadero humanoide se hace imprescindible la utilización de uno o
varios microcontroladores, que se transforman en el verdadero cerebro del sistema. A
continuación se muestra la tarjeta que usa el robot Austobot:
Austrobot
La elección de este componente ha de hacerse en la primera etapa del
proyecto, ya que condicionará de forma irreversible la cantidad de servos y sensores
(entre otras muchas cosas) que podremos utilizar.
Como ya he mencionado en el párrafo anterior, toda esta electrónica se
encarga además de recibir información procedente de distintos tipos de sensores,
com o pueden ser de distancia, presión, aceleróm etros… perm itiendo así una
retroalimentación indispensable para poder interactuar con el medio que les rodea.
Por último echaremos un vistazo a sistemas de movimiento mucho más
desarrollados a la vez que complejos que consiguen emular, de una manera más eficaz
que los anteriores, movimientos que nos resultan muy cotidianos.
28
http://www.kawada.co.jp/global/ams/hrp_2.html
HUMANOIDES
http://world.honda.com/news/2005/c051213_15.html
Ambos modelos son muy avanzados y tienen detrás el apoyo de grandes
compañías que invierten enormes cantidades de dinero en su desarrollo. Seguramente
el más conocido sea el robot ASIMO de la marca Honda. Sin ninguna duda, se trata de
uno de los hitos en cuanto a humanoides se refiere. Si nos centramos en su manera de
moverse nos daremos cuenta de por qué camina y corre de una manera tan natural:
29
HUMANOIDES
Sus articulaciones inferiores (cadera, rodillas y tobillos) están basadas en
mecanismos de doble eje al igual que ocurría con los servomotores ya comentados,
pero mucho más evolucionados. Asimismo es capaz de realizar complejos movimientos
sin perder el equilibrio. Ello es debido a una compleja electrónica.
En la base de este sistema se
encuentra el "avance inteligente", una
aplicación de Honda que permite a ASIMO
andar en tiempo real con unos
movimientos muy suaves. Esta capacidad
ha sido posible gracias a una función que
permite que el robot prevea su próxima
posición y adapte sus movimientos en
consecuencia. Así, a semejanza de un ser
humano que, al girar una esquina, se
inclina para desplazar su centro de
gravedad hacia el interior, ASIMO prevé
los pasos que va a tener que realizar y
ajusta su centro de gravedad de forma
adecuada. Esta capacidad de previsión de
los próximos movimientos en tiempo real
también le permite andar de forma
continua. Para trazar una curva, no tiene
que detenerse, pivotar y retomar la
marcha. Puede realizar esta trayectoria
con un solo movimiento suave e
ininterrumpido.
30
HUMANOIDES
Para im plem entar este sistem a de “avance inteligente” existen dos tecnologías
clave (la información se ha obtenido de
http://www.honda.es/html/es1/corporate/recherche.shtml):
1) Tecnología “Posture Control” (control de postura) que hace posible correr
de forma humana
La combinación de un hardware muy receptivo con la nueva tecnología
"Posture Control" permite que ASIMO flexione el torso para mantener el equilibrio y
evitar los patinazos y giros en el aire, que suelen estar vinculados a los movimientos
rápidos. Actualmente, ASIMO puede correr a una velocidad de 6 km/hora. Asimismo,
la velocidad de avance caminando ha pasado de 1,6 km/hora a 2,5 km/hora.
2) Tecnología “Autonom ous Continuous M ovem ent” (m ovim iento continuo
autónomo)
que
permite
una
ruta
flexible
hacia
el
destino
El ASIMO de nueva generación puede maniobrar para acercarse a su punto de
destino sin tener que detenerse para comparar la información del mapa de input con
la obtenida de la zona en la que se encuentra mediante el sensor de superficie de
suelos. Además, ASIMO puede modificar autónomamente su ruta cuando dicho sensor
de superficies y los sensores visuales situados en su cabeza detectan obstáculos.
Uno de los mayores retos superado por este robot ha sido su capacidad de
correr, ya que se debían superar dos obstáculos importantes. El primero era conseguir
un salto preciso y la absorción del impacto de la pisada, y el segundo consistía en evitar
los patinazos y los giros en el aire que acompañan el movimiento a gran velocidad.
a) Salto preciso y absorción del impacto de la pisada: Para correr, un
robot tiene que poder repetir los movimientos de despegue, avance de las
piernas y pisada en un ciclo temporal muy corto y sin demora, absorbiendo el
impacto inmediato de la pisada. Con la nueva unidad impulsora de gran
potencia y muy receptiva y un nuevo circuito de procesamiento de alta
velocidad, además de una estructura de piernas muy rígida y ligera, Honda ha
conseguido un hardware preciso y receptivo con unos niveles de rendimiento
muy altos.
b) Prevención de patinazos y giros: Gracias a la presión reducida entre la
planta de los pies y el suelo, es más probable que los patinazos y los giros se
produzcan justo antes de que el pie abandone el suelo y justo después de que
vuelva a estar sobre él.
31
HUMANOIDES
La superación de estos dos problemas fue el mayor reto de elementos de
control relacionado con el aumento de la velocidad para correr. Gracias a la
combinación de la teoría desarrollada por Honda sobre el control de la andadura
bípeda con la flexión y el giro proactivo del torso, Honda ha desarrollado una nueva
teoría de control que permite correr con estabilidad y evitar al mismo tiempo los
patinazos.
Cuando una persona corre, el ciclo del paso es de 0,2-0,4 segundos (según la
velocidad de cada uno) y el tiempo en el aire, cuando ninguno de los pies pisa el suelo,
varía entre 0,95 y 0,1 segundos. El ciclo del paso de ASIMO es de 0,36 segundos y el
tiempo en el aire es de 0,05 segundos, ambos equivalentes a los de una persona que
está corriendo.
http://xataka.com/archivos/2006/05/31-historia-del-robot-asimo.php
Ya por último, destacar que ha sufrido diversas evoluciones desde el comienzo
de su desarrollo en los años 80 que ha hecho posible un tamaño (véase la figura) y un
peso (43 Kg aprox.) adecuados. Además es capaz de levantar objetos de hasta medio
kilo de peso en cada una de sus manos. Todo ello con “sólo” unas baterías que lleva
alojadas a su espalda de 38 voltios y 10AH (en plena carga).
32
HUMANOIDES
3. KITS COMERCIALES
En esta parte del trabajo intentaremos exponer los kits que se pueden
encontrar en el mercado con los que haciendo uso de paciencia, unos buenos
manuales y como no, dinero, poder construir un robot humanoide.
En prim er lugar, para quien no tenga m uy claro que entendem os por “kit
com ercial”, decirle que con ello hacem os referencia a un robot que se vende
completamente despiezado con un manual, generalmente en japonés aunque pueden
encontrarse también en ingles, y en mayor o menor medida lo necesario para su
ensamblaje, el cual debe realizarse manualmente.
Esta sección va de la m ano con la parte de “Robots hum anoides de bajo coste”,
dado que muchos de estos artículos se venden tanto ya ensamblados como en forma
de kit, no obstante la forma de kit ofrece la ventaja de ser mas didáctico y entretenido
que la forma ya ensamblada, que podría considerarse más como un juguete, así como
ser mas barato y dar la opción de modificar o adaptar cualquiera de los diseños con
una mayor facilidad para distintas aplicaciones, o incluso usar las partes que nos
interesen de cada kit para obtener un producto distinto y totalmente personalizado.
33
HUMANOIDES
Ejemplos y breve explicación de algunos kits:
Para empezar creo que el mejor candidato es el KHR-1 de Kondo [1].
Por el 2002-2003, esta empresa japonesa líder en radiocontrol, desarrolló un
servomotor potente y de poco peso que normalmente era usado en aviones de
aeromodelismo o coches teledirigidos de carreras. Esta empresa comenzó a venderlos
al por mayor en paquetes de 20-30 y muchos consumidores se vieron obligados a
comprar estas cantidades, debido a que en los distribuidores minoristas no podían
encontrar el eficiente servomotor, cuando normalmente solo usaban un par de ellos
para sus diseños.
Estos motores resultaron ser eficaces para aplicarlos a articulaciones de
pequeños robots, si a esto sumamos el crecimiento del interés por los robots
humanoides que generó la Robo-one es fácil entender que Kondo no pudo resistirse a
entrar en el mundo de la robótica al ver sus motores en varios de los competidores. Así
Kondo comenzó a crear motores y otros productos destinados plenamente a robots
[2].
El fruto de esa introducción de Kondo al mundo de la robótica es KHR-1, el
primer kit que salió al mercado a un precio asequible, y que puede caminar,
recuperarse tras una caída,ponerse a la pata coja… .
La intención era conseguir un robot a la imagen de los peleadores de Robo-one
y que pudiera venderse con facilidad.
Fue un considerable éxito de ventas que sorprendió a los propios creadores.
En la actualidad está disponible también una versión más moderna, KHR-2 el
cual se puso a la venta a principios del 2004, este modelo mejora la facilidad de
ensamblaje, el software, los servomotores digitales y el algoritmo de desplazamiento
bípedo.
34
HUMANOIDES
Características del KHR-1:
-Altura 34cm
-Peso 1,2kg
-Precio aproxim ado 1000€
-17 grados de libertad
-Uno en la cabeza-cuello
-Tres en cada brazo
-Cinco en cada pierna
Contenido del kit:
-17 KRS-784ICS (Servomotores)
-2 RCB-1 (Placa de control)
-1RS-232 (Cable serie)
-1 NiCd 6V 600 mA-Hr (Batería)
-1 CD-ROM (Manual y software)
-Más de 200 otras piezas.
35
HUMANOIDES
Características de los motores:
-Límite: 180°
-Par: 8.7kg/cm
-Velocidad: 60° @ 0.17 seg
-Voltaje: 6V
-Peso 45g
-Dimensiones: 41x35x21mm
Características de las dos placas de control:
- Size: 45x35x16mm, Weight: 12g, 6V
- Handles up to 12 servos
- 128kb memory store up to 40 sequences of up to 100 poses each
- RS-232 Serial link to PC
- PC can control two boards linked in Daisy-chain
El Segundo lugar es para Robonova de Hitec [3], compañía coreana de
servomotores.
Robonova fue introducido en el mercado japonés un año después de la
aparición de KHR-1 de Kondo.
Este robot fue diseñado muy a la imagen del KHR pero intentando mejorar sus
prestaciones como con un montaje más sencillo (sobre unas ocho horas) y un software
más intuitivo, así como una apariencia más robusta [1].
36
HUMANOIDES
Características de Robonova:
-Altura 30.5cm
-Peso 1,3kg
-Precio aproxim ado 870€
Contenido:
-16 servos digitales HSR-8498HB
-1 Circuito controlador MRC-3024
-Piezas de aluminio y plástico.
-Batería recargable de NiMH 6V / 1000 mA.
-Cargador de baterías rápido a 220V.
-Mando a distancia por infrarrojos con sensor IR.
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HUMANOIDES
-Cables de conexión Serie RS232.
-CD con software y utilidades.
-Manual de instrucciones impreso
Características de los motores [4]:
Robonova incluye 16 servos digitales HSR 8498HB, que han sido especialmente
desarrollados para este robot y que incluyen características especiales como "Motion
Feedback" o lo que es lo mismo la posibilidad de leer externamente la posición real del
servo, lo que permite que se pueda colocar el robot manualmente en cualquier
posición y luego leer y guardar la posición en un programa leyendo los valores de los
16 servos desde el propio controlador. También se pueden programar otros
parámetros del servo como la tensión de trabajo, velocidad, aceleración, corriente
máxima etc.
Desde el punto de vista mecánico, estos servos tienen un elevado par de fuerza
superior a los 7,4 Kg/cm que son trasmitidos con toda eficacia por sus engranajes de
carbonita que resultan 10 veces más resistentes y duraderos que los de nailon.
Otra innovación de estos servos es que incluyen en la propia caja un segundo
eje en línea con el plato de control y que sirven como eje de apoyo a las pletinas de
aluminio, consiguiendo un gran rendimiento a la hora de transmitir toda la potencia
mecánica del servo.
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HUMANOIDES
Características electrónicas:
Robonova 1 está controlado por un circuito electrónico que viene
completamente montado y listo para funcionar. El circuito está gobernado por un
microcontrolador Atmel ATMega 128 que cuenta entre otras cosas con 40 puertos de
entrada y salida digitales, puerto serie, bus I2C y 8 entradas analógicas. Con este
elevado número de puertos de pueden controlar dispositivos de todas clases como
servos, sensores de distancia, giróscopos, displays LCD, sensores de infrarrojos, etc.
Además la placa cuenta con un altavoz para generar tonos de diferentes frecuencias y
un conector para un led que se puede gobernar a voluntad. Otros componentes de la
placa incluyen más de 64 Kbytes de memoria para los programas, que permiten que
una vez que se han descargado, el robot sea completamente autónomo y pueda
ejecutar los movimientos sin necesidad de estar conectado al ordenador [4].
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HUMANOIDES
Atm elATM ega 128 (el“cerebro” de Robonova)
Bioloid, el kit de aprendizaje de la compañía coreana Robotis [5] es otra gran
apuesta.
Su mayor peculiaridad es que con el mismo kit, aparte de construir un
humanoide, pueden construirse otros robots con diversas formas, como pueden ser
un perro y una araña y que también incluye un modulo de sensores.
La fuerza de sus motores es considerable, por lo que no está aconsejado como
juguete para los más pequeños ni una vez haya sido montado [2].
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HUMANOIDES
Contenido del kit:
-CM-5 circuito controlador (Atmel ATMega128 @ 16Mhz),
-18 AX-12+ Servomotores (UART @ 1Mbps one-wire RS485),
-1 AX-S1 Modulo de sensores
-Batería recargable (9.6V)
-Utilidades (freeware)
-Componentes para el ensamblaje.
-Precio unos 900€
Electrónica:
El control de este kit, también está basado en el Atmel ATMega128 como en el
caso de Robonova.
El módulo de sensores AX-S1 incluye un receptor IrDA, tres sensores de
infrarrojos uno al frente y otro a cada lado, para medir distancias, un pequeño
micrófono y otro pequeño altavoz.
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HUMANOIDES
Características de los motores:
-Reductora: 1/254
-Torsión: 16.5kg-cm (@ 10V)
-Velocidad: 0.196seg/60° (@ 10V)
-Serial Network (TTL) ( 7343bps ~ 1Mbps)
Con un aspecto diferente tenemos a Manoi de la compañía Kyosho [6]. Su
“esqueleto” está construido con el KH R-1 de Kondo [2], manteniendo las mismas
habilidades de este como levantarse tras una caída y hacer equilibrios y un ensamblaje
casi idéntico.
El precio es ligeramente mayor, pero puede justificarse con la mejora del
aspecto y de la solidez del diseño que lo acerca a un público de menor edad.
La gran desventaja de este modelo es la dificultad de personalizarlo o
ampliarlo.
.
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HUMANOIDES
Otro kit de aspecto simpático es el Plen de Akazawa [7], el cual aparte de
presentar una imagen atractiva es capaz de habilidades que le distinguen, como puede
ser patinar o bailar.
Algunas características de Plen:
-Altura: 23cm
-Peso 700gm
-Autonomía 20min
-18 grados de libertad
-Puede controlarse mediante Bluetooth.
-Procesador de 32 bit ARM a 33MHz
-Precio cercano a los 2000€
Otra opción distinta a la de comprar un kit con un robot ya preestablecido es
hacer uso de kits como los de Lynxmotion [8] pensados para crear cualquier tipo de
estructura robótica con servomotores de una forma similar al Meccano.
Parecen dar buenos resultados como herramienta para ensamblar humanoides,
viendo algunos de los modelos de ejemplo (de los cuales se puede obtener el manual
de ensamblado en la propia página web de la compañía).
43
HUMANOIDES
Un kit comercial muy extendido con el que puede fabricarse un humanoide y a
buen precio es el Lego Mindstorms NXT en el que no se va a profundizar debido a que
de ellos se encarga en su totalidad otro grupo.
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HUMANOIDES
Hay otros modelos que también pueden encontrarse en forma de kit en como
el MGR-K2017 de Megarrobotics [9], a un precio superior al de los modelos
anteriormente expuestos.
Para finalizar esta sección sólo queda comentar una colección de Planeta De
Agostini [10] llam ada “Construye y program a tu robot de últim a generación” en la cual
cada fascículo viene acompañado de una de las piezas de un robot de tipo humanoide,
aunque con desplazamiento rodado.
Los pros de esta promoción son que a parte de conseguir construir tu robot con
todas las facilidades en cuanto a explicaciones y documentación, cada fascículo trata
sobre distintos temas de la robótica y puede resultar muy interesante.
Pero presenta una gran desventaja respecto a los demás kits, que es el tiempo
que se puede tardar en completar la colección y la inseguridad de si Planeta seguirá
adelante con ella.
Por otro lado pueden comprarse números sueltos y atrasados, y así adquirir
una pieza concreta que necesitemos para otro diseño (como sensores), o porque nos
atraiga especialmente el contenido textual del fascículo.
45
HUMANOIDES
Referencias:
[1]-“ http://www.kondo-robot.com ” Página oficial de los creadores del KHR (En
japonés), con información del ensamblaje y control de las distintas versiones del KHR y
de competiciones de robots.
[2]-“ http://robosavvy.com/Home/1 ” Tienda online de robots en form a de kits,
repuestos para los mismos y piezas sueltas. Muy completa, con ayuda para el
ensamblaje y posterior programación y un foro con un tema para cada humanoide.
Pagina recomendada.
[3]- “ http://www.hitecrcd.com “Sitio de la com pañía H itec,creadores del
Robonova.
[4]- “ http://superrobotica.com “Tienda de robótica española con bastante
información en castellano sobre el Robonova.
[5]-“ http://robotis.com/html/main.php “Sitio oficial del Bioloid (ingles,
coreano y japonés), con información sobre sus productos y las distintas
configuraciones de Bioliod.
[6]“http://www.kyosho.co.jp/web/race/race_event/event/2005_prshow/robot-e.html
“Web oficial de Manoi.
[7]-“ http://www.akazawa.co.jp/plen.html “ Sitio oficialde la com pañía
Akazawa, creadora del Plen (en perfecto japonés).
[8]-“ http://www.lynxmotion.com “Sitio de la com pañía Lynxmotion, creadora
de algunos kits de robots bípedos (prácticamente solo piernas) y humanoides.
[9]-“ http://www.megarobotics.com ”Sitio de los creadores de K2017.
[10]-“ http://www.planetadeagostini.es/ficha.php?id=186 “Espacio de Planeta
de Agostinidedicado a “Construye y program a tu robot”,con enlaces interesantes para
la construcción delm ism o,adquisición de entregas anteriores,etc…
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HUMANOIDES
4. ROBOTS HUMANOIDES DE
BAJO COSTE
Para la realización de un robot humanoide necesitamos utilizar componentes
y aparatos muy sofisticados y de un coste en su mayoría muy elevado.
Estos costes tan elevados se deben al material tan miniaturizado y su variedad
de funcionalidad que se emplean en la fabricación de estos seres tan parecidos a los
humanos.
Pero no todos estos robot se hacen para grandes eventos o competiciones,
sino que muchos de ellos se fabrican como juguetes para niños y no tan niños, por
eso los precios de estos humanoides son más reducidos y mas adquiribles para la
m ayoría de las personas ya que no suelen superar los 1000 €.
Algunos de los robots más fiables y de menor coste que pueden ser adquiridos
a través de diferentes tiendas y que pueden comprarse en kits o montados son: el
ROBOSAPIEN, el MANOI, el ROBONOVA, el ROBOSAPIEN V2 y el ROBOSAPIEN RS
MEDIA.
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HUMANOIDES
ROBOSAPIEN
Se trata de un juguete bueno, bonito y
barato llamado Robosapien. Este robot
blanco y negro es un divertido invento
articulado que posee una gran variedad
de movimientos pre-programados y mide
unos 33cm de alto. Robosapien baila,
camina sobre dos piernas, se balancea,
levanta una pierna sobre el suelo
mientras camina, algo que es imposible
ver en otros juguetes de este estilo y
menos en esta clase de precio, ya que
Robosapien sólo cuesta 180 dólares. Sus
movimientos son fluidos y por supuesto divertidos.
Con el control remoto, se le puede configurar uno de sus 67 movimientos, incluyendo
movimientos de kung-fu, baile o fart e incluso eructar y tirarse gases.
Sus dedos pueden abrirse y cerrarse para coger objetos y también responde a toques
y sonidos. Robosapien puede correr durante seis horas sin parar con un pack de
baterías.
Después de 16 años de desarrollar la tecnología y tres años en su producción y
pruebas, el doctor Mark W. Tilden ha conseguido crear un robot casero amistoso, con
personalidad y sentido del humor, y con una extraordinaria facilidad de
desplazamiento.
Según Tilden, Robosapien puede hacer cualquier cosa que un hombre pequeño
pudiera hacer, pero con un cierto nivel de personalidad. Puede recoger calcetines y
calzoncillos, puede asustar al gato y jugar al fútbol, incluso sabe seis movimientos de
kung-fu y podría recorrer un laberinto.
Este humanoide tiene siete motores que guían su movimiento, que es
sorprendentemente fluido.
48
HUMANOIDES
Su capacidad motora está mejorada por características tales como su
mecanismo Interactive Reflex System: seis sensores en su cuerpo que detectan
posibles obstáculos y evitan que choque con ellos.
Este juguete, producido por Tilden en asociación con Wow Wee Toys, es el
primer robot basado en la ciencia de la robótica biomorfica aplicada.
Robosapien tiene una autonomía de 20 horas, mediante cuatro baterías de tamaño D y
otras 3 de tamaño AAA en el control remoto y se le puede guiar mediante control
remoto, programándolo con 67 funciones pre-programadas [1].
MANOI
KYOSHO ha lanzado una versión de robot
humanoide llamada MANOI, la cual es
basada en su sistema Kondo KHR-1. Debido a
que tiene el esqueleto del Kondo KHR-1, este
pequeño amiguito puede hacer las mismas
peripecias, como levantarse, pararse en un
pie, y correr como atleta.
El Kondo KHR-1 es un robot que abrió las
puertas a diferentes experimentos de
humanoides y a competiciones .Este tipo de robot era capaz de hacer kung-fu y hacer
acrobacias. Puede ser controlado a través de un PC y sin cables mediante un wireless.
Este robot también puede llevar integrado microcontroladores y programas
autónomos.
El robot Manoisaldrá por un precio aproxim ado de 1000 € [2].
49
HUMANOIDES
ROBONOVA
Robonova es un avanzadísimo robot capaz de ejecutar toda clase de
movimientos, saltos y piruetas impensables hasta ahora en un robot de su categoría. El
robot desarrollado por Hitec basa sus actitudes en la utilización de 16 servos digitales
especialmente diseñados para él y que además de una gran fuerza y precisión, añaden
como novedad la posibilidad de leer la posición del servo mediante software,
permitiendo realizar así movimientos complejos muy fácilmente ya que basta con
colocar el robot manualmente en la posición deseada y a continuación hacer clic en la
pantalla para capturar la postura y hacer que el programa genere automáticamente el
movimiento entre una posición y otra. El corazón del Robonova es un potente circuito
electrónico de control con más de 40 puertos de entrada y salida que pueden utilizarse
no solo para mover servos, sino que además puede emplearse para controlar y leer
sensores, displays, señales analógicas y digitales, etc. El microcontrolador empleado es
un potente Atmel AT mega128 con más de 64 Kbytes libres para los programas. El
cuerpo del robot está formado por pletinas de aluminio anodizado que unen con
firmeza los servos entre sí y piezas de plástico rígido que protegen las partes mas
delicadas como el circuito y las baterías recargables. El resultado es un robot robusto y
resistente capaz de hacer toda clase de movimientos. El Robonova se puede encontrar
en elm ercado por un valor de 899,09 € y elkit por 748,47 € [3].
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HUMANOIDES
ROBOSAPIEN V2
El Robosapien V2, con muchas más
opciones y características que el
Robosapien mide más de 60 centímetros,
25 más que Robosapien , y cada vez es
más "humano". Dispone de un sistema
de visión artificial que le permite
reconocer objetos y distinguir colores,
además de poder hablar con su propia
voz. Será mucho más ágil que el modelo
actual, gracias a los doce motores que
incorpora, y permitirá coger objetos
pesados con sus manos.
Funciona con seis pilas de tipo D y
incluye un mando parecido al de la Playstation que permite controlarlo remotamente,
aunque también puede funcionar en modo autónomo, donde actuará según a él le
plazca.Este robot se puede conseguir por elvalor de 229 € [4].
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HUMANOIDES
ROBOSAPIEN RS MEDIA
Este robot tan moderno que se diferencia con
el resto de Robosapien en sus múltiples
niveles de interacción con el entorno, las
personas y los objetos que lo rodean. Este
robot lleva sensores de sonido, luz y táctiles.
Este robot tiene movimientos humanoides,
diálogos de respuesta, Sistema de visión en
color y de detección de sonidos, visión
infrarroja (detecta objetos y los esquiva),
sistema láser de seguimiento y interactúa con
sus otros "robo-compañeros".
Además de lo anterior también lleva incorporado:
Pantalla LCD a todo color, para ver películas y fotos, reproductor MP3, para que
puedas escuchar tu música preferida, cámara integrada.
También dispone de álbum de fotos, editor de personalidades, para que puedas
modificar y personalizar tu RS Media y juegos JAVA.
Utiliza el software que lo acompaña, conecta RS Media al PC y transfiere archivos a
través de la conexión USB o de una tarjeta SD.
RS Media permite crear secuencias de movimientos de forma muy sencilla gracias al
software que lo acompaña. Simplemente moviendo el modelo en 3D en la pantalla de
tu PC podrás crear los movimientos que tu elijas, añadiendo a los mismos voces o
sonidos.
Gracias a su intuitivo mando de infrarrojos podrás manejar tu robot a tu antojo. Este
sim pático robot se encuentra en elm ercado por un precio aproxim ado de 449 € [5].
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HUMANOIDES
Referencias:
[1]- http://www2.cronica.com.mx/nota.php?id_nota=132463
[2]- http://www.top-robotic.de/page.php?id=1
[3]-http://www.top-robotic.de/page.php?id=1
[4]- http://www.robosapien.nl/robosapienv2.php?lang=en&setlang=
[5]- http://www.robosapienspain.com/product_info.php?products_id=44
53
HUMANOIDES
5. COMPETICIONES
5.1
Competiciones Nacionales
A nivel nacional, nos podemos encontrar con diferentes competiciones, las
cuales, describiremos brevemente, ya que no tienen una prueba específica, donde
compitan robots humanoides. Tanto éstas, como las siguientes que comentaremos,
publican su normativa específica, unos meses antes del comienzo de la competición.
Alcabot (www.depeca.uah.es/alcabot)
Desde su comienzo, en mayo de 2000, se celebra en la Escuela Politécnica de
Alcalá de Henares, el concurso de micro-robots, Alcabot, organizado por el
departamento de electrónica de dicha universidad. En un principio, se celebraba de
manera anual, pero desde hace dos años (2004), se celebra cada dos años.
Inicialmente contaba con tres pruebas, rastreadores, velocistas y laberinto. Hoy
en día, tanto los rastreadores, como los velocistas, se han suprimido del programa,
añadiéndose pruebas tales como sumo y fútbol.
En la única prueba, en la que se podría presentar algún robot de tipo
humanoide, es en la prueba denominada, "prueba libre", donde cada participante,
puede presentar cualquier tipo de robot.
La finalización en alguno de los tres primeros puestos en cada una de las
pruebas, dan derecho a la participación en Hispabot.
Competiciones locales
Existen diversas competiciones a nivel local, como por ejemplo, Madrid-bot,
Robolid, Robocampeones..., que al igual que Alcabot, dan derecho de acceso a
Hispabot, en caso de terminar entre los tres mejores robot de cada categoría.
54
HUMANOIDES
Hispabot
Originariamente, era Alcabot, pero debido a la gran afluencia de Robots de
toda España, se decide crear una competición nacional llamada Hispabot, que se
celebra al finalizar Alcabot, y en el mismo lugar, en la escuela politécnica de Alcalá de
Henares. Al igual que Alcabot, se celebra cada dos años.
5.2
Competiciones Internacionales
Eurobot (www.eurobot.org/es)
Competición internacional, que se celebra anualmente, donde se presentan los
mejores robots del Hispabot, en representación española, y los mejores de cada país.
Debido a su celebración anual, en el caso de España, en el que las competiciones que
dan acceso a Eurobot, se celebran de manera bianual, durante el año en el que no
exista Hispabot, el acceso a Eurobot es libre.
Con varios meses de antelación, se informa, vía internet, de la reglas de cada
una de las pruebas que se van a celebrar.
Al igual que en las competiciones anteriores, tampoco existe una prueba
especifica de robots humanoides, aunque se pueden presentar con dicha forma, en
cualquiera de las pruebas, no siendo recomendable por la estructura del robot.
Robolympics (www.robogames.net)
También llamado RoboGames 2006. Es un acontecimiento increíble donde se
concentran el mayor número de competiciones con numerosas pruebas cada una. En
las clases del combate, los EE.UU. siguieron dominando, ganando el oro en todas las
categorías excepto en dos clases de peso. Brasil hizo su presencia ganando dos de las
medallas, incluyendo el oro en peso del escarabajo. Canadá arrebató el oro en el peso
súper pesado.
55
HUMANOIDES
Singapur continuó dominando la clase del Sumo, ganando 10 de 15 medallas.
Japón ganó ambos oros en la prueba Robo-One. Perú logró dos oros en la clase de la
VIGA, mientras que las clases abiertas se los llevaron varios países, Taiwán, Suiza, el
Reino Unido, y Rusia.
Robothon (www.robothon.org)
Competición nacional estadounidense, celebrada en Seattle anualmente, donde
su prueba más representativa es "Raza del Walker", en la que se presentan
humanoides que tienen que hacer un determinado recorrido en el menor tiempo
posible.
RoboCup (www.robocup.org)
Es una de las competiciones más conocidas en nuestro país, donde se
presentan diversos robots, siendo la prueba más importante la de fútbol; donde se
presentan robots de todas clases, incluido los humanoides.
Roboone (www.robo-one.com)
Competición celebrada en Japón donde se presentan robots humanoides que
tienen que pasar la prueba de darse golpes entre ellos, como si fuese un combate de
boxeo.
56
5.3
HUMANOIDES
Pruebas de Humanoides (www.robogames.net)
Wrestling
Reglas
El propósito del concurso es que dos robots luchen entre sí, para derrotar al
contrincante, usando combinaciones de empujones, lucha libre, boxeo y técnicas de
artes marciales. El último robot que se mantenga en pie es el campeón del
campeonato.
Especificaciones
Tipo de sistema de movimiento:
1- El robot debe tener 2 piernas y andar sobre ellas.
2- El pie, tendrá como máximo de longitud, el 70 % de la longitud de la
pierna, y como máximo de 20 cm.
Tamaño

La altura máxima del robot será de 80 cm.

No existe limitación en cuanto al peso del robot.
Métodos de control
 El robot puede ser autónomo.
 Puede ser controlado remotamente por un ordenador
 Puede ser controlado remotamente por una persona
Reglas de la partida
 Cada prueba consiste en 3 rounds.
 El tiempo por round es de 2 minutos.
 Entre los diferentes rounds se habilitarán 2 minutos para reparar los
robots.
 Todos los robots deben andar 2 pasos antes de poder atacar.
 Cuando un robot está 3 segundos sin moverse, el árbitro le obliga a
hacerlo.

En este caso el robot debe andar 2 pasos antes de poder atacar.
 Comenzará una cuenta de 10 segundos, y si sigue sin moverse, quedará
descalificado.
57
HUMANOIDES
 Cuando el robot es noqueado se contará hasta 10 segundos. Si no se
pone en pie dentro de la arena y sin ninguna asistencia externa, el robot
recibirá una falta técnica.
 Si el robot es noqueado tres veces en un mismo round, recibirá una
descalificación técnica.
 Cuando el robot no está listo cuando empieza el round, el robot recibirá
una falta técnica en este round.
 Cualquier participante se puede rendir en cualquier momento.
 Si los robots se paran durante un tiempo, será el arbitro quien decida al
ganador, dependiendo de la agresividad, estrategia y daño.
Determinar al ganador
 El robot que en un partido sume más puntos durante los tres rounds,
será el ganador.
 El árbitro determinará al ganador basándose en su opinión.
Competiciones en las que se celebra la prueba de Wrestling:
 Robogames
 Roboone
58
HUMANOIDES
Fútbol
Dimensiones del campo:
 Se utilizará un campo rectangular negro de madera de 220x180 cm de
tamaño. Los córners de 10x10 cm serán fijo en las cuatro esquinas del terreno de
juego.
Gol
 Para distinguir y para identificar las dos líneas de gol, las paredes de la
meta, los postes, y las barras serán pintados en colores azules y
amarillos.
 La portería será de 60 cm de ancho.
 Los pósters serán de 2 cm de grosor y de altura 40 cm.
El balón
 Se utilizará una pelota de tenis.
Jugadores
 Un partido será jugado por dos equipos formados por tres robots cada
uno, pudiendo ser uno de ellos el portero.
 El tamaño de cada robot será limitado hasta los 20x20x40 cm y la altura
de la antena de la comunicación del RF no será considerada.
 Todo robot debe tener una cinta de color de 5 cm de ancha del color del
equipo (pudiendo ser verde, naranja o rojo) visible alrededor de su
cuerpo. Debe de encontrarse a una altura de 7 cm de la superficie del
campo. En cada partido estos colores podrán ser cambiados.
 El portero sólo podrá tener el balón dentro del área.
 En un partido en juego, el árbitro puede silbar en cualquier
momento y el operador humano debe parar todos los robots.
 Se permite realizar tres sustituciones mientras durante el partido. El
encargado de los robots deberá decir al árbitro que quiere un descanso;
cuando se realice la sustitución recomenzará el partido en las mismas
condiciones que cuando se paró.
59
HUMANOIDES
Duración del partido
 La duración del partido será de dos períodos de 5 minutos cada uno,
con un intervalo de media jornada de 10 minutos.
 Se detendrá brevemente el reloj durante las substituciones, o mientras
que se transporta un robot dañado del campo, durante el descanso y
durante aquellas situaciones que se juzguen correctas.
Competiciones en las que se celebra la prueba de Futbol:
 Robogames
 Robocup
60
HUMANOIDES
Sumo
Especificaciones :
 Nos encontramos con distintas clases de robots, como podemos
observar en la siguiente tabla:
Clase
Altura
Anchura
Longitud
Sumo de 3 kilogramos
ilimitado
los 20cm
los 20cm
Mini sumo
ilimitado
el 10cm
el 10cm
Sumo micro
los 5cm
los 5cm
los 5cm
Sumo de Nano
los 2.5cm
los 2.5cm
los 2.5cm
Lego/disgusta sumo
el 15.2cm
el 15.2cm
el 15.2cm
61
HUMANOIDES
 Para cada clase, tenemos una limitación en el peso de cada robot.
Clase
Gramos
Sumo de 3 kilogramos
3,000
Mini sumo
500
Sumo micro
100
Sumo de Nano
25
Lego/disgusta sumo
1,000
 Los robots mini, micro y nano, deben de ser autónomos. El robot debe
de comenzar automáticamente en menos de cinco segundos, desde que
se dio la orden de comienzo. Los robots de la clase del sumo de 3
kilogramos pueden ser accionadas por control remoto de acuerdo con
las regulaciones de la FCC, y regulado por los funcionarios de
Robolympics
 Cada robot tendrá asignado un número, que se debe de exhibir para
que los jueces y el publico puedan verlo.
Definición del partido de sumo
 Se lucha entre dos equipos. Cada equipo tendrá uno o más
participantes, pero solo uno de ellos acercara al robot al anillo del
campo. Cada equipo compite en un anillo de Sumo (Dohyo).
 El partido comienza cuando el juez de la orden. será el juez quien
determine el ganador del partido.
 El partido acaba cuando un robot gana dos puntos Yuhkoh.
Requisitos de los robots
 Un robot puede ampliarse de tamaño, una vez que el partido comience,
pero no debe separarse físicamente en pedazos, debiendo seguir como
un único robot. Los robots que no cumplan este requisito, perderán el
partido.
 El robot no debe comenzar a funcionar un mínimo de cinco segundos
después de la iniciación del participante.
62
HUMANOIDES
 El robot debe tener un nombre o un número para los propósitos del
registro. Exhibir este nombre o número en tu robot para permitir que
los espectadores y los jueces lo identifiquen.
 No se permite utilizar dispositivos para saturar los sensores del robot
contrario.
 No se permiten utilizar piezas que puedan dañar o romper el anillo
(Dohyo), ni dañar o romper al robot contrario.
 No se pueden utilizar dispositivos que se inflaman.
 Los dispositivos que lanzan cosas en tu opositor no se permiten.
 No se permiten utilizar sustancias pegajosas que permiten mejorar la
tracción de tu robot.
Partido de sumo
 Un partido consistirá en tres rounds, dentro de un tiempo total de tres
minutos, a menos que se extienda a decisión de los jueces.
 El equipo que gana dos rounds o recibe dos “Yuhkoh” prim ero, dentro
del límite de tiempo, ganará el partido. Si pasado el limite de tiempo,
antes de que un equipo pueda conseguir dos “Yuhkoh”, y uno de los
equipos ha recibido un punto de Yuhkoh, el equipo con un punto de
Yuhkoh ganará el partido.
 Cuando un partido no es ganado por ninguno de los equipos dentro del
limite del tiempo, se añadirá mas tiempo, durante el cual, el equipo que
reciba el primer punto de Yuhkoh ganará.
 Alternativamente, el ganador del partido puede ser decidido por los
jueces, por distintas puntuaciones.
 Un punto de Yuhkoh será dado al ganador por decisión de los jueces.
Tiempo del fósforo
 Un partido será luchado un tiempo de tres minutos comenzando y
terminando sobre el comando del juez. El reloj comenzara a contar
cinco segundos después de que se anuncie su comienzo.
 El tiempo añadido en un partido será como máximo de tres minutos.
63
HUMANOIDES
Violaciones
 Un participante entra en el anillo durante un partido.
 Exigir parar el partido, sin razones apropiadas.
 Insultar al robot o a los participantes del equipo contrario.
Penas
 Si no se cumplen las reglas correctamente, los jueces darán dos puntos
de Yuhkoh al contrario y ordenará al equipo que incumple las normas a
despejar el área cercana al anillo.
 Se acumularan todos los incumplimientos de las normas, durante un
partido.
Lesiones y accidentes durante un partido
 Un participante puede solicitar parar el juego cuando se daña a su
robot, o este ha tenido un accidente, por lo que el juego no puede
continuar.
 Cuando no puede continuar el partido por la anterior regla, este equipo
perderá el partido.
 Si el juego debe continuar en caso de lesión o de accidente será
decidido por los jueces y los miembros del comité. El proceso de
decisión no llevara más de cinco minutos.
Competiciones en las que se celebra la prueba de Sumo:
 Robogames
64
HUMANOIDES
Carreras
Reglas
 Por cada acontecimiento tendremos 2-4 robots compitiendo.
 Para los robots pequeños, alrededor de los 60cm, se utilizara una pista
de 2m de largo; en cambio para robots mas grandes, de mas de 120cm,
será de 3m.
 El tamaño de los pies no será más de un quinto de la altura total del
robot.
 El actuador en contacto con el suelo debe moverse al revés y remite con
respecto al centro de gravedad del robot.
 Se imposibilita los Cambots.
 Ganara el robot más rápido en realizar el recorrido.
Competiciones en las que se celebra la prueba de carrera
 Robogames
 Robothon
65
HUMANOIDES
Agilidad
Reglas
 El campo será de 120x30x30cm.
 Los robots tendrán unas dimensiones de altura, desde los 20cm hasta
los 120cm. Estos robots pueden ser autónomos o se les pueden ordenar
a distancia.
 Cada juez concederá un a diez puntos para cada uno. Todos los puntos
serán concedidos y combinados para cada robot, dependiendo de tres
características: originalidad; agilidad, si es muy flexible o si hizo un
movimiento difícil; y, la variedad de movimientos.
Competiciones en las que se celebra la prueba de carrera
 Robogames
66
HUMANOIDES
67
HUMANOIDES
6. EVOLUCIÓN HISTÓRICA
En este apartado se realiza un análisis de la evolución que han sufrido los
robots humanoides en su diseño desde el año 1986 hasta nuestros días, haciendo
especial énfasis en ASIMO y sus predecesores sobre los cuales versará la presentación
sobre este tema que se realizará en clase. Toda la información recopilada en este
apartado del trabajo, incluido el material gráfico, proviene principalmente de dos sitios
de Internet:
 http://world.honda.com/ASIMO/history/ : Se trata del sitio oficial del
ASIMO de Honda, concretamente su apartado de Historia.
 http://www.communistrobot.com : Se trata de una página web dedicada
en exclusiva a la robótica. En ella se dispone de un completísimo listado
con más de 250 robots desde 1986 incluyendo de cada uno diversa
información muy útil.
Si bien en una primera recopilación de información se disponía de un listado de
más de 100 robots humanoides, se ha reducido drásticamente éste a los modelos que
más interés pudieran despertar entre el alumnado de la asignatura de Introducción al
Diseño de Microrrobots Móviles. Además, se ha evitado hablar de aquellos robots
humanoides que aparecen en otras secciones de este trabajo como pueden ser el
ROBONOVA o el ROBOSAPIEN.
Así pues, lo que viene a continuación es una pequeña recopilación de
información sobre la evolución, sin entrar mucho en los detalles técnicos, de robots
tan conocidos como el ASIMO de Honda, los SDR de Sony, los HRP de AIST, etc.
Si bien en principio los modelos analizados son prácticamente todos japoneses,
no hay que olvidar que hay humanoides de interesantísimas características
desarrollados en los EEUU por el MIT, en Canadá por Dr. Robot, en Corea del Sur por el
KAIST o el KIST, en Suecia por la Universidad Chalmers, en China por el CMST, etc.
68
HUMANOIDES
1986
E0
Experimental Model 0

País: Japón

Fabricante: Honda

Web

Investigación
El E0 fue el primer intento de Honda de crear un robot humanoide que
anduviera. Este robot era capaz de andar en línea recta poniendo una pierna después
de la otra, sin embargo andaba muy despacio necesitando de cinco segundos entre
cada paso. La causa de esto era su necesidad de mantener su centro de gravedad en el
centro de la suela de sus pies y tenía que pararse constantemente para reajustar su
equilibro después de cada paso.
A continuación mostramos un gráfico que ilustra cómo se mueve el centro de
gravedad de un robot que anda despacio y de otro que anda rápido.
69
HUMANOIDES
1987
E1

País: Japón

Fabricante: Honda

Web

Investigación
El E1 es un prototipo que andaba en un paso estático a 0,25 Km/h con una
cierta distinción entre el movimiento de las dos piernas.
E2

País: Japón

Fabricante: Honda

Web

Investigación
El E2 de Honda tuvo el primer movimiento dinámico a 1,2 Km/h, imitando la
manera de andar de los humanos.
70
HUMANOIDES
E3

País: Japón

Fabricante: Honda

Web

Investigación
Honda continuó investigando sobre la manera de andar de los humanos,
además de aquélla de los animales para así conocer mejor la naturaleza de la
locomoción bípeda.
El E3 logró una velocidad de 3 Km/h sobre superficies planas, pero todavía era
necesario realizar el siguiente avance: lograr un paso rápido y estable sobre cualquier
tipo de superficie sin que esto implicara la caída del robot. La investigación en los
robots de la primera serie E empezó en 1986 y finalizó cinco años después.
71
HUMANOIDES
Shadow Walker

País: Reino Unido

Fabricante: Shadow Robot Co. Ltd.

Altura: 160 cm

Grados de libertad: 12

Web

Investigación
El Shadow Walker es un robot con el esqueleto de sus piernas hecho de
madera, con músculos de aire de Shadow y que ha estado en desarrollo desde 1987.
Mide 160 cm y en su torso están las válvulas de control, electrónica e interfaces con el
computador. Su propósito es el de ayudar con la investigación y desarrollo para nuevos
diseños y técnicas sobre equilibrio y locomoción humana.
72
HUMANOIDES
1991
E4

País: Japón

Fabricante: Honda

Web

Investigación
Honda incrementó la longitud de la rodilla a 40 cm para simular la rápida
velocidad del paso humano a 4,7 Km/h.
E5

País: Japón

Fabricante: Honda

Web

Investigación
El E5 fue el primer robot de locomoción autónoma de Honda.
73
HUMANOIDES
E6

País: Japón

Fabricante: Honda

Web

Investigación
Con este modelo Honda por fin consiguió control autónomo del equilibrio en
situaciones en las que el robot subía y bajaba escaleras, rampas o evitaba obstáculos.
El siguiente paso una vez logrado esto es unir las piernas al resto del cuerpo y
crear un robot humanoide.
74
HUMANOIDES
1993
P1
Prototype Model 1

País: Japón

Fabricante: Honda

Altura: 191,5 cm

Peso: 175 kg

Web

Investigación
El P1 fue el primer prototipo con forma humana de Honda. Éste disponía ya, no
sólo de dos piernas, si no de cuerpo y extremidades superiores. Era capaz de encender
y apagar interruptores, agarrar los pomos de las puertas y llevar objetos. La
investigación sobre el P1 comenzó en 1993 y finalizó cuatro años después.
75
HUMANOIDES
P2
Prototype Model 2

País: Japón

Fabricante: Honda

Altura: 182 cm

Peso: 210 kg

Web

Investigación
Honda sorprendió al mundo entero en Diciembre de 1996 con el debut en
público del P2, el primer robot humanoide bípedo autorregulable del mundo. Su torso
contiene un computador, motores, la batería, una radio inalámbrica y otros controles
necesarios para permitir el control inalámbrico. El P2 es capaz de andar de manera
autónoma, subir y bajar escaleras y empujar carretillas, todo esto realizado de una
manera independiente, sin cables.
76
HUMANOIDES
P3
Prototype Model 3

País: Japón

Fabricante: Honda

Altura: 160 cm

Peso: 130kg

Web

Investigación
El P3 fue el primer robot humanoide bípedo, imitador de la forma de andar
humana, completamente independiente. Fue finalizado en 1997. La altura y peso del
P3 se redujeron considerablemente gracias al cambio de los materiales empleados así
como el hecho de descentralizar el sistema de control. Su pequeño tamaño lo hace
mejor adaptado a los entornos de trabajo humanos.
77
HUMANOIDES
1997
Hadaly-2

País: Japón

Fabricante: Universidad Waseda

Altura: 270 cm

Peso: 150 kg


Web

Investigación
Hadaly-2 es un robot humanoide desarrollado por la Universidad Waseda en
1997 para realizar comunicaciones interactivas con humanos. Hadaly-2 puede
reconocer su entorno gracias a su visión, es capaz de conversar debido a su capacidad
para generar voz así como reconocerla y se puede comunicar de una manera no sólo
vocal sino física. Además, dispone de un imponente sistema motriz, desplazando sus
2,7 metros de altura gracias a sus ruedas.
78
HUMANOIDES
1998
HRP-1S
Humanoid Robotics Projects 1

País: Japón

Fabricante: AIST

Altura: 160 cm

Peso: 130 kg

Web
El HRP-1S es similar en forma y tamaño al Honda P3 y fue el primer robot
públicamente demostrado de las series HRP. Además de la habilidad de andar, posee
una sofisticada coordinación de las extremidades superiores lo que le permite utilizar
herramientas humanas e incluso operar maquinaria pesada.
79
HUMANOIDES
2000
Asimo
Advanced
Step
in
Innovative
Mobility

País: Japón

Fabricante: Honda

Altura: 120 cm

Peso: 54kg


Web
A continuación analizamos la evolución sufrida por el robot de Honda ASIMO
desde el año 2000 hasta nuestros días.
ASIMO (Año 2000)
ASIMO, el robot humanoide más avanzado del mundo hace su debut en el año
2000. El nombre ASIMO proviene de Advanced Step in Innovative MObility, es
pronunciado “ashim o” en japonés y significa “piernas tam bién”.Este m enudo robot es
el resultado de catorce años de investigación por parte de Honda en la mecánica de la
locomoción bípeda. Cerca de 40 de los 2000 modelos que existen del ASIMO están
dando la vuelta al mundo mostrando su potencial en actos promocionales.
ASIMO X2 (Año 2002)
El ASIMO X2 posee un avanzado sistema de reconocimiento facial añadido a sus
capacidades de reconocimiento por voz y gestos. Este avance es el resultado de la
colaboración en la investigación con científicos en el Instituto de Robótica CMU.
80
HUMANOIDES
ASIMO (Año 2004)
En Diciembre de 2004 Honda introdujo una nueva versión de ASIMO que
además de mejorarlo en su diseño exterior, y aumentar su autonomía, también
permitía que ASIMO corriera a 3 Km/h. Otro importante añadido fue la incorporación
de pulgares opuestos en sus manos pudiendo así coger objetos además de sentir la
fuerza ejercida cuando una persona cogía su mano. Todo esto añadido a la capacidad
de ASIMO de navegar en su entorno sin tener que repetidamente reconstruir un mapa
interno, distinguir gente de obstáculos, y su habilidad para reconocer voces, caras, y
gestos permitieron que ASIMO se acercara mucho a una posible viabilidad comercial.
ASIMO (Año 2005)
Los modelos anteriores de ASIMO existen como una muestra de la
impresionante capacidad de Honda es sus avances en robótica en está última década
pero no tienen gran utilidad aparte de en presentaciones de entretenimiento o
investigación. El nuevo ASIMO 2005 se crea para aplicaciones profesionales tales como
repartir café, entregar mensajes, empujar carritos, etc., además de su nueva capacidad
de correr a la nada desdeñable velocidad de 6 Km/h. Esto ha hecho que Honda
em piece a “contratar” ASIM O s com o recepcionistas en sus oficinas principales, para
después comenzar alquilarlos a otras empresas por aproximadamente 200.000€ al
año.
Para permitir a ASIMO funcionar en un entorno de oficina, Honda ha
desarrollado
una
tarjeta
de
telecomunicación.
Esta
tarjeta
almacena
e
inalámbricamente comunica información del personal, así ASIMO puede reconocer
unívocamente a sus compañeros de trabajo, además de aplicar otros reconocimientos
faciales o por voz para confirmar su identidad.
El hecho de que ASIMO detecte la fuerza ejercida sobre sus brazos le permite
aplicar presión en los carros mientras los equilibra, o coger las manos de una persona y
permitir que ésta le guíe en su movimiento.
81
HUMANOIDES
Por todo esto es obvio que ASIMO no es un juguete, está desarrollado para ser
un ayudante para los humanos. Es decir, para trabajar en casa, ayudar a los ancianos,
empujar a personas postradas en silla de ruedas, etc.
Por último comentar que la altura de ASIMO es tal que permita establecer una
comunicación cara a cara con una persona sentada en una silla, además de poder
hacer su trabajo sin parecer demasiado grande y amenazante.
82
HUMANOIDES
SDR-3X
Sony Dream Robot 3X

País: Japón

Fabricante: Sony

Altura: 50.8 cm

Peso: 7 kg


Web
Sony presentó el SDR-3X en Noviembre del 2000. Gracias a la sincronización de
movimientos de las 24 uniones de su cuerpo, este robot puede realizar movimientos
básicos tales como andar, cambiar de dirección, levantarse, mantener el equilibrio
sobre una pierna, golpear una pelota o incluso bailar.
El SDR-3X utiliza dos
procesadores RISC para “pensar” y controlar el m ovim iento. La inform ación del
entorno que es recogida por una cámara CCD, un micrófono, sensores de postura y de
contacto situados en la planta de los pies es procesada para sincronizar los
movimientos del robot.
83
HUMANOIDES
2002
HRP-2P
Humanoid Robotics Projects 2 Prototype
alias "P-Chan"

País: Japón

Fabricante: AIST

Altura: 154 cm

Peso: 58 kg


Web
El prototipo HRP-2, alias P-Chan, fue el primer robot de tamaño humano capaz
de tumbarse y levantarse de nuevo. Esto lo logra gracias a un torso flexible, análogo a
lo visto en los nuevos modelos de ASIMO.
84
HUMANOIDES
SDR-4X
Sony Dream Robot 4X

País: Japón

Fabricante: Sony

Altura: 61 cm

Peso: 7 kg


Web
El SDR-4X debutó en 2002 con mejorada mecánica, circuitería y un exterior
totalmente remozado. Sus nuevas capacidades incluyen una mejorada visión 3D
gracias a sus dos cámaras CCD a color que le sirven para reconocer su entorno y
conocer la distancia entre él y el objeto procesando las imágenes que provienen de
dichas cámaras. Esto permite que el robot conozca la forma exacta del objeto que
tiene en frente y que automáticamente se produzca una ruta para bordear dicho
objeto si así fuera necesario.
Además del reconocimiento de imágenes, sonido, tecnologías de síntesis de
sonido, comunicación y movimiento, la tecnología de control basada en memoria está
incluida en el SDR-4X para enriquecer la comunicación con los humanos. Este robot
puede reconocer a una persona gracias a un procesado de imagen de su cara
capturadas por las cámaras a color, así como la procedencia de un sonido gracias a los
siete
micrófonos
situados
en
el
interior
de
su
cabeza.
El hecho de poseer integrada tecnología Wireless en entornos LAN, le permite
sincronizar información con un PC de manera remota, con lo cual puede ir
actualizando sus capacidades de reconocimiento vocal gracias a la posibilidad de ir
añadiendo nuevo vocabulario a su memoria.
85
HUMANOIDES
2003
HRP-2
Humanoid Robotics Projects 2

País: Japón

Fabricante: AIST

Altura: 154 cm

Peso: 58 kg


Web
El HRP-2 incorpora un nuevo sistema de visión 3D llamado VVV (Visión
Volumétrica Versátil) que sustituye a la configuración típica de una única cámara en la
cabeza por cuatro a color y de precisión. Este hecho no sólo mejora la visión del robot,
si no que le permite ver con mucho mayor grado de detalle y ampliar su campo de
visión.
Además del sistema VVV, se incorporó un sistema láser de medida de distancias
lo que permite al HRP-2 construirse un mapa bidimensional en comparación con el de
la entrada del sistema VVV, pudiendo así rápidamente evitar obstáculos incluso
cuándo éstos han sido movidos.
86
HUMANOIDES
QRIO

País: Japón

Fabricante: Sony

Altura: 61 cm

Peso: 7 kg


Web
Sony hizo debutar a QRIO, el ápice de su proyecto SDR, en Septiembre de 2003.
Este robot incluye una red wireless, capacidad para lanzar pelotas, reconocimiento de
cara y voz, visión estereoscópica, la capacidad para evitar obstáculos, dedos
independientes totalmente funcionales y mapeo visual. La mayor virtud de QRIO es su
extremadamente avanzado sistema de equilibrio que le permite andar por terrenos
inestables o tambaleantes. Además si QRIO se cae responde poniendo los brazos para
amortiguar la caída tal com o lo haría un hum ano. A finales del 2004, 100 Q RIO ’s
estaban en existencia alrededor del mundo.
Sin embargo, el 6 de Enero de 2006, Sony anunció que paraba el desarrollo de
QRIO y paraba la producción del perro robot AIBO. Sony pretende con esto desarrollar
la
tecnología
para
hacer
QRIO
comercialmente
viable
en
2009.
Con este robot damos por finalizada la sección. Su continuación natural sería
hablar de humanoides tales como el Robonova, Robo Sapiens, Manoi, y otros tantos,
pero resultaría redundante ya que esto ya se ha hecho en secciones anteriores.
87
HUMANOIDES
7. ROBOTS HUMANOIDES EN LA
FICCIÓN
A lo largo de la historia de la gran y pequeña pantalla han aparecido diversos
robots humanoides desempeñando papeles desde el de protagonista hasta el de extra,
en esta sección vamos a describir algunos de ellos y sus correspondientes películas [1],
[2]:
C3PO (Star Wars)
C3PO, el hombrecito dorado, protagoniza algunas de las
escenas más cómicas de la saga Star Wars. Se trata de un robot
humanoide de protocolo programado para el trato con todo tipo
de seres galácticos.
T-800 (Terminator)
Este robot humanoide llega al presente desde un futuro
dominado por las máquinas para acabar con la que será la madre
del líder de la resistencia humana. El robot se camufla bajo los
musculitos de Arnold Schwarzenegger para convertirse en un
despiadado pero carismático asesino.
88
HUMANOIDES
RoboCop (RoboCop)
Otro cyborg pero esta vez en el bando de los buenos.
Tomad un agente de policía acribillado a balazos y reconstruidlo a
base de un sofisticado sistema de recursos tecnológicos y armas
de última generación. El resultado es una máquina invencible
destinada al servicio de la ley y el orden.
Número 5 (Cortocircuito)
Dotado de la tecnología más avanzada, este robot
humanoide tenía que ser un soldado perfecto, el arma decisiva
en caso de guerra. Pero fue alcanzado por un rayo y todo cambió.
Johnny 5 cobró vida y no tardó en sentir una necesidad imperiosa
de descubrir el mundo con sus propios ojos...
Sonny (Yo, Robot)
Sonny, un robot humanoide programado para
tener sentimientos, se ve implicado en el crimen de
un brillante científico y el detective Del Spooner
queda a cargo de la investigación, ayudado por la
psicóloga de robots.
89
HUMANOIDES
Annalee Call (Alien resurrección)
Este robot humanoide femenino viaja en una nave
mercenaria que trafica con humanos para experimentos siendo
su misión el mantener el cultivo de aliens bajo control.
David (A.I. Inteligencia artificial)
Es el prototipo de robot humanoide más avanzado, o eso
nos cuenta Steven Spielberg en su película. Este niño artificial es
idéntico a uno real y puede tener sentimientos como cualquier
humano. De hecho, está programado para demostrar amor.
Maria (Metrópolis)
Auténtica pionera cinematográfica, vio la luz en 1927
gracias a Fritz Lang. En una ciudad futurista donde los hombres
son esclavos de la tecnología, este robot humanoide maligno se
encarga de sembrar la discordia entre los rebeldes. Su imagen
inspiró a muchos robots humanoides posteriores.
90
HUMANOIDES
Andrew (El Hombre Bicentenario)
En la primera década del nuevo milenio, con
avances tecnológicos que engullen la soberanía de la
compasión humana, Richard Martin (Sam Neill) compra un
regalo, un nuevo robot humanoide NDR-114. El hijo más
pequeño de la familia le pone de nombre Andrew (Robin
Williams). Andrew, es adquirido como electrodoméstico
casero programado para realizar tareas menores. A
medida que Andrew empieza a experimentar emociones y
pensamiento creativo, la familia Martin descubre pronto
que no tienen un robot humanoide común y corriente.
Bender Bending Rodríguez (Futurama)
Bender Bending Rodriguez es un Personaje de Futurama.
Bender, como lo conocen comúnmente, es un robot pero actúa como
un humano.
91
HUMANOIDES
Referencias:
[1] http://www.portalmix.com/cine/top10/robots/
[2] http://es.wikipedia.org/wiki/Androide
92
HUMANOIDES
8. ROBOTS HUMANOIDES EN EL
MUNDO REAL
En 2005, un grupo de científicos japoneses
construyeron el primer androide que imitaba
funciones similares a las de un ser humano, como
parpadear, menear la cabeza, mover las manos e
incluso estar respirando, todo con naturalidad y
representado en un robot con aspecto de mujer.
Se trata del Repliee Q1, un androide construido en
silicona flexible, que se asemeja a la piel humana,
y posee 31 mecanismos ubicados en la
extremidad superior del cuerpo. Es capaz e
interactuar con las personas y puede responder
cuando la tocan.
Científicos del Instituto Coreano para
la
Industria Tecnológica
desarrollaron en mayo del 2006 a
Ever-1 (Eva-robot número 1) un
androide
capaz
de
mostrar
expresiones en su cara, entender unas
400 palabras y hacer contacto visual
mientras te habla. Es el segundo
androide del mundo capaz de hacer
esto después del Actroid, una serie de
robots androide japoneses de la
misma clase [1].
93
HUMANOIDES
Actroid Der lleva incorporado un programa que
la permite comunicarse en 4 idiomas y hacer
funciones similares a las de un recepcionista de
turistas en hoteles, presentadora de nuevos
productos
y
guía
de
exhibiciones.
La robot comprende 40.000 palabras, incluidas
frases de lenguaje coloquial y responde incluso a
bromas.
Actroid tiene entre sus avanzados sistemas
mecánicos hasta 42 movimientos de su rostro, lo
cual le permite transmitir emociones y
comportamiento. Con estas cualidades el
humanoide puede mantener una conversación
en cualquiera de los idiomas que habla y por
ejemplo contar cuales serán las actividades
destacadas de la feria, todo con un abanico de
gestos y expresiones que pueden impresionar al
distraído. A pesar del avance en su
comportamiento y su fluidez para comunicarse,
Actroid todavía no ha sido desarrollada para
poder caminar o movilizarse por algún medio, lo
cual la convierte en un maniquí de avanzada
tecnología. Sin embargo los desarrolladores
aseguran que la próxima versión si podrá
hacerlo.
Fue presentada en el NexFest, una feria que
muestra en Nueva York lo último en tecnología.
Allí dio su propia rueda de prensa, algunos la
calificaron como la robot más sexy del mundo
[2].
94
HUMANOIDES
El último ingenio del profesor Hiroshi Ishiguro, el
creador de los Actroid, es Geminoid HI-1 (Julio
2006), otro androide de silicona realista que imita
a la perfección su propio rostro. También imita
movimientos de su creador y sincroniza los labios
cuando habla, aunque tampoco puede
desplazarse.
Está construido en acero y silicona realista, unos actuadores hidráulicos mueven
los brazos y el cuerpo, y unos pequeños servos los músculos de la cara.
Hiroshi ya construyó en el pasado un par de estos androides/muñecos, uno que
imitaba a su propia hija, y otro que trabajaba de azafata de ferias y congresos. Esta
replica le podrá sustituir en congresos y conferencias como su doble...[3]
También en la NexFest, Albert Einstein volvió
a hablar, reír, llorar y hasta enfadarse de
nuevo gracias a la presentación del primer
robot con forma humana capaz de caminar,
sentir y relacionarse con su entorno.
El robot también es capaz de identificar a
quienes le rodean. Sus labios se mueven en
sincronía con su voz y su rostro se ríe, se
entristece, se enoja o se sorprende con suma
expresividad [4].
De acuerdo a una encuesta elaborada por las Naciones Unidas, los robots serán
compañeros muy comunes en diversas actividades del ser humano. Los robots
ayudarán más con la limpieza, la seguridad y el entretenimiento dentro de tres años
cuando serán más inteligentes y económicos. De acuerdo a las estimaciones
arrojadas del informe anual de la ONU sobre robótica a nivel mundial, se espera que
2,5 millones de robots estén destinados para el entretenimiento en los hogares,
comparado con los aproximadamente 137.000 de la actualidad.
95
HUMANOIDES
Referencias:
[1] http://es.wikipedia.org/wiki/Androide
[2] http://es.gizmodo.com/2005/12/01/actroid_robots_ninjas_de_verda.html
[3]http://www.cienciapopular.com/n/Tecnologia/Androides__Humanoides_y_
Cyborgs/Androides__Humanoides_y_Cyborgs.php
[4] http://www.20minutos.es/noticia/158142/0/robot/humanoide/Einstein/
96
HUMANOIDES
9. PROPUESTA DE DISEÑO DE UN
ROBOT HUMANOIDE ESPÍA
9.1
Introducción
Vamos a afrontar el reto de crear un prototipo de robot humanoide que se
encargará de realizar labores de espionaje. Se encargará de analizar el ambiente que le
rodea y transmitir todo tipo de datos a una unidad central, encargada también de
mandar nuevas órdenes y comportamientos autónomos, que hagan que no sea
detectado por el enemigo. Asimismo podrá pasar desapercibido gracias a que puede
funcionar como un juguete para espiar a los padres del niño en cuestión.
9.2
Material
Estructura de duraluminio: es una aleación con una base de magnesio. La
proporción conveniente de duraluminio 90-95% de aluminio, 4,5% de cobre, 0,25 de
manganeso, 0,5% de magnesio, 0,5% de hierro y 0,5% de estaño. Es un metal liviano
pero muy duro. Se corroe más que otras aleaciones por lo que se recubre ambas caras
de la chapa con otras de aluminio. Se suele utilizar en aviación. [1]
9.3
Sensores
Empezando de arriba a bajo hemos colocado en la cabeza de nuestro robot
espía 1 micro cámara espía inalámbrica de vigilancia, Sensores de Sonido: 2 micrófonos
para localización de sonido.
- Microcámara Espía CMOS Pinhole (78,49 € unidad)
- Sensor de infrarrojos SHARP GP2D05 (26,08 € unidad)
- Sensor de Sonido MSE-S100 (9 € unidad)
- M icrófono (1,14 € unidad) [4]
97
HUMANOIDES
En el torso lleva incorporado 1 display LCD (para mostrar por pantalla mensajes
del robot), 1 sensor de inclinación (para saber cuando se ha caído al suelo).
- Display LCD SERIE + I2C 4 X 20 LCD02 (33,44 € unidad)
- Sensor de Inclinación Analógico de +-60 Grados (38,66 € unidad)
En el dorso lleva instalado 2 baterías.
- BATERIA 1000 mAh NIMH 6V 2/3A ROBONOVA (29,95 € unidad) [2]
En las extremidades dispondrá de sensores de presión: 2 en cada mano y 1 en
cada pie.
- MPX2100 de M o to ro la (2 2 ,2 0 € u n id ad ) [3]
9.4
Motores
Para la movilidad del robot hemos utilizado servo motores digitales: 2 en la
cabeza (movimiento de cuello), 2 en cada hombro, 1 en cada codo, 2 en cada mano
(pinzas), 4 en la cadera (2 en movimiento hacia arriba y lateral, y otros 2 para las
piernas), 1 en cada rodilla y 1 en cada tobillo.
- Servo rotación continua HSR1422 (18,41 € unidad) [2]
9.5
Microcontrolador
Hemos optado por utilizar un microcontrolador de la marca Atmel, más
concretamente el ATMega 128, ya que tiene una arquitectura de 8 bits (RISC). Posee
un elevado número de pines, que nos permitirá conectar sin problemas el elevado
número de sensores de que disponemos. Debido al encapsulado que tiene, tenemos
que comprarlo como parte de una tarjeta de desarrollo, eligiendo a la empresa Olimex
que tiene además el programador adecuado para nuestro dispositivo.
98
9.6
HUMANOIDES
Entorno de Desarrollo
Elegimos una de las soluciones aportada por la empresa HPInfotech, más
concretamente el programa CodevisionAVR. Está altamente optimizado para conseguir
que nuestro código sea lo más rápido posible, además de incluir un asistente gráfico
que ayudará a los no iniciados en este tema.
No es una herramienta gratuita, pero el precio tampoco nos pareció elevado ya
que se encuentra por debajo de los 100 euros.
Para descargar el programa creado por Codevisión y depurarlo posteriormente
haremos uso del AVRStudio, facilitado gratuitamente por Atmel. Éste se comunicará
con nuestro programador ofreciéndonos todas las ventajas de la interfaz JTAG que
incorpora el micro.
99
HUMANOIDES
Referencias:
[1] www.orqhys.com/construccion/bronce-aleaciones.html.
[2] www.superrobotica.com
[3]http://www.esco.it/product_info.php?products_id=1529&osCsid=6fa3bffed
5a3f7ffb0cbf87971c29ee1
[4]http://es.kelkoo.com/ctl/do/search?siteSearchQuery=microfonos&currentP
age=2
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HUMANOIDES
10.AUTORES
María Cabello Aguilar (ITI-EI): [email protected]
José Joaquín Cantos Frontela (IT): [email protected]
Alberto Carpintero Cascajero (ITT-SE): [email protected]
Pablo Gutiérrez González (IT): [email protected]
Sergio López de la Cruz (ITI-EI): [email protected]
Carlos Ruiz Bueno (IT): [email protected]
Gema del Sol Pérez-Cejuela (ITI-EI): [email protected]
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HUMANOIDES
11.GESTIÓN INTERNA
REUNIÓN 18 DE OCTUBRE:
Asistentes :
Cantos Frontela, José Joaquín
Ruiz Bueno, Carlos
Cabello Aguilar, María
López de la Cruz, Sergio
Sol Pérez-Cejuela, Gema del
Carpintero Cascajero, Alberto
González Hernández, Alberto
Gutiérrez González, Pablo
Puntos de la reunión:
1) Presentación de los miembros del grupo.
2) Elaboración de la lista de propuestas de trabajo, ordenada por preferencia
conjunta.
3) U na vez nos fue asignado eltrabajo correspondiente,“H um anoides”,se hizo
una primera visión global de nuestros objetivos, no llegando a ningún acuerdo
en concreto.
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HUMANOIDES
REUNIÓN 25 DE OCTUBRE :
Asistentes :
Ruiz Bueno, Carlos
Puntos de la reunión:
1) Puesta en común de la información adquirida por cada uno de nosotros.
2) Adición de 3 posibles puntos a comentar en nuestro trabajo (evolución
histórica de los humanoides, referencias culturales y competiciones).
3) Reparto de las tareas en grupos y subgrupos, por elección propia de los
asistentes, quedando dicho reparto de la siguiente forma:
Cantos Frontela, José Joaquín - Soluciones de movimiento
Ruiz Bueno, Carlos - Evolución histórica
Cabello Aguilar, María - Algoritmia y competiciones
Carpintero Cascajero, Alberto - Kits comerciales
López de la Cruz, Sergio - Robots humanoides de bajo coste
Gutiérrez González, Pablo - Referencias culturales
Llan Duce, José Vicente - A la espera de contactar con él
4) Resolución de dudas con el profesor
5) Acuerdo de fecha para próxima reunión, establecida para el domingo 29 de
octubre, vía internet.
103
HUMANOIDES
En este encuentro intercambiaremos opiniones sobre el trabajo que
estamos realizando, y comprobaremos si alguno de nosotros necesita ayuda
por parte de más compañeros.
REUNIÓN 29 DE OCTUBRE:
A través de internet, se comentó la dificultad obtenida en el desarrollo de cada
uno de los puntos asignados, no realizando ningún cambio importante en la
planificación inicial.
REUNIÓN 8 DE NOVIEMBRE:
Asistentes :
Ruiz Bueno, Carlos
En esta fecha, se conoció la baja de dos miembros del grupo por distintos
motivos:
Llan Duce, José Vicente
González Hernández, Alberto
Pese a estos cambios, el reparto de tareas no se vio afectado, ya que
inicialmente no se asignó ningún trabajo a estas dos personas.
104
HUMANOIDES
Expusimos todo lo realizado hasta el momento, que prácticamente
estaba terminado. Sólo hubo que matizar algunas cuestiones acerca de añadir o
eliminar algo.
Se resolvieron cuestiones con el profesor, principalmente sobre la
propuesta de diseño del humanoide y sobre el tema de la algoritmia, puntos
que quedaban más dudosos ya que no se sabía qué enfoque darles.
Asistentes :
Ruiz Bueno, Carlos
Esta fecha no estaba marcada inicialmente como reunión, y por lo tanto
no se llevó nada preparado para hacer en esa hora.
Lo que se hizo fue hacer un diseño general del humanoide,
estableciendo qué función desempeñaría y sus ideas más generales.
Por otra parte, se llegó al acuerdo de que cada miembro del grupo
prepara su presentación para exponer. Posteriormente uno de dichos
miembros recolectaría todas las transparencias y las unificaría, dándoles un
formato común.
105
HUMANOIDES
Asistentes :
Ruiz Bueno, Carlos
En esta reunión final pusimos en común todo lo encontrado sobre el
diseño del humanoide. Llegamos a algunas conclusiones y acordamos terminar
esta parte el día 24 de noviembre en una reunión establecida.
Por otra parte, algunos miembros del grupo mostraron sus
presentaciones en Power Point y algunos vídeos, para que los demás dieran su
punto de vista.
ÚLTIMAS REUNIONES:
Durante esta última semana se han ido produciendo pequeñas reuniones en la
Universidad para concretar los últimos detalles del trabajo y presentaciones, impresión
y encuadernado de éstas, creación del DVD del proyecto, etc.
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Robots Humanoides

Transcripción

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