Saltar apartados

La Universitat d'Alacant ensenya als robots mòbils al fet que sàpien per on caminen

robots

Alacant, 29 de novembre de 2011

Molts robots veuen. En l'actualitat hi ha barats i satisfactoris dispositius electrònics que li'l permeten, per exemple una càmera digital. Però els autòmats mòbils han d'a més "entendre" el que que perceben per a orientar-se en una habitació, salvar un obstacle o reconèixer en quin punt d'un passadís es troben. La Universitat d'Alacant està investigant com aconseguir que "aprenguen" a fer-ho.

"Tractem que el robot en moviment interprete el que veu", indica Diego Vell, professor de Ciències de la Computació i Intel·ligència Artificial de la UA i membre del grup d'investigació Robòtica i Visió Tridimensional (ROVIT) de la UA, les línies de la qual de treball inclouen l'aprenentatge dels robots i el seu tractament de la visió en tres dimensions i que dirigeix Miguel Ángel Cazorla. També experimenten el desenvolupament de tècniques de realitat augmentada, la localització visual, topològica i mètrica i els mètodes de localització i mapeado simultanis en róbotica mòbil. La UA duu a terme també en aquest terreny una activitat didàctica i divulgativa, de la qual ha sigut un exemple les recents jornades de divulgació de la robòtica mòbil que ha coordinat Diego Vell.

L'objectiu dels científics de la UA és aproximar-se a les capacitats de l'ull dels éssers vius, un sistema de captació d'informació que encara està lluny de les possibilitats de les màquines. Persegueixen proporcionar mètodes a la intel·ligència artificial de l'autòmat per a reconstruir el món que li envolta a partir de les seues observacions, segons es va desplaçant per ell; en definitiva, que l'ordinador del robot imite de forma rudimentària el que fa el cervell. Per exemple una cantonada ha de ser interpretada pel robot com a tal, i a més cal aconseguir que la distingisca d'una altra igual, però que no és la mateixa, encara que les parets li semblen totes idèntiques. El robot ha d'aprendre a saber on està i si ja ha estat o no abans ací. L'investigador explica que és la versió robòtica del vell dilema filosòfic de l'ou o la gallina. ¿Què és primer, saber abans com és l'entorn per a moure't després per ell o moure't primer per un entorn per a aprendre com és?.

En un primer pas de les investigacions en aquest terreny els robots utilitzaven la visió monocular. És molt fàcil aplicar-la, dóna informació sobre el color però només permet al robot representar-se un món pla, de dues dimensions. El pas següent és el de la visió binocular, aconseguida amb dues càmeres, la que en la seua versió biològica dels dos ulls permet a l'home veure en profunditat i representar-se el món en tres dimensions. Els investigadors de la UA empren a voltes també en els seus robots experimentals una tercera càmera que contrasta i detecta errors de les altres dues.

VISIÓ TRIDIMENSIONAL

¿Com ensenyar a un robot que quan ix d'una habitació i torna a entrar en ella és la mateixa o, al contrari, és una altra diferent encara que siga semblant? "La situació és similar a la qual es es troba una persona que, després de perdre el coneixement, es desperta en l'habitació d'un hospital. Ha de començar a reconèixer objectes per a saber on està", diu Diego Vell. El que els investigadors tracten és de "ensenyar" a l'autòmat tècniques d'identificació de les coses dels llocs que recorre, que poden ser des d'una taula a la llinda d'una porta. El robot deu així mateix memoritzar els llocs pels quals passa. Tornant al símil de l'hospital, és com el malalt que s'aprèn el lloc que ocupa la seua habitació en el passadís, on hi ha altres portes idèntiques i escales, i es forma un mapa tridimensional del lloc on està.

El reconeixement dels obstacles és també un altre problema per a ell. Per exemple, el robot pot detectar el volum d'una taula, però ha de sap que està hueca i pot passar per sota d'ella. I, a l'inrevés, ha de saber que encara que veja a través del cristall d'una porta, no pot travessar-la.

A part de la visió en tres dimensions els investigadors assagen també altres dispositius sensorials, com per exemple el sónar acústic, que detecta el ressò dels objectes, però dóna resultats poc satisfactoris. És molt lent, imprecís i a més és sorollós i molest d'emprar. La detecció infraroja també s'empra, però segueix sent de menor precisió que l'òptica. Una alternativa són els rajos làser, però són molt més cars: si un parell de càmeres binoculars òptiques per a aquests experiments poden costar un o dos milers d'euros, un sensor làser, que realitza escombratges de major abast amb els seus centelleigs per a detectar els seus reflexos, pot oscil·lar entre els 5.00 i els 35.000.

El robot pot entrar en una habitació similar a una altra que ja ha recorregut i encontar en ella un armari idèntic i en la mateixa posició relativa. El robot, l'ordinador del qual porta un control dels seus moviments, pot "pensar" que en realitat no s'ha desplaçat; per exemple pot haver-se avariat el seu sistema motriu o patinat les seues rodes i haver-se mogut en cercle, sense eixir de l'habitació. Perquè arribe a la conclusió correcta els investigadors recorren a que sàpia diferenciar alguna característica distintiva, "El robot detecta amb facilitat les superfícies, però li costa trobar les seues característiques distintives, per exemple la seua rugosidad. El que més informació la va a proporcionar és la seua posició i els objectes del seu al voltant", assenyala el científic.

NÚVOLS DE PUNTS

Per a identificar la forma tridmensional d'un objecte els ordinadors recorren al mètode del "núvol de punts", un terme que consisteix en el registre dels punts que defineixen el contorn d'un objecte, localitzats al llarg, l'ample i en profunditat per visió en tres dimensions. Com més punts assenyale el robot i el seu ordinador, més precisa serà la seua reconstrucció de la forma, sobretot si és complexa, i més fiable serà la seua identificació.

Altres dificultat per al robot és quan troba alguna cosa determinat que ja coneix i que figura en la base de dades del seu ordinador però no està on ell s'esperava. Ha de recórrer a altres evidències per a saber si l'objecte s'ha mogut, si és ell mateix el que ho ha fet o si no ha registrat bé el seu propi moviment. "El robot tot ho fa recorrent a les matemàtiques i el càlcul de probabilitats per a saber què és el que es transformat a la seua al voltant", explica.

Com a mostra dels projectes d'investigació en les quals el grup d'investigació treballa per a aconseguir aquests objectius, actualment desenvolupa un denominat "Fusió sensorial i ESLAM actiu cooperatiu per a entorn de gran escala (ESLAM són les sigles en anglès de construcció de mapes de l'entorn i localització de robots simultàniament)". Aquest projecte es basa a estudiar les alternatives d'observar l'entorn o bé amb menys sensors en un cert nombre de robots o bé amb major nombre de sensors i un només robot, fusionant en tots dos casos les diferents observacions en un marc de referència.

(En la imatge, un investigador de la UA amb un robot mòbil experimental)

Actualitat Universitària


Universitat d'Alacant
Carretera de Sant Vicent del Raspeig s/n
03690 Sant Vicent del Raspeig
Alacant (Spain)

Tel: (+34) 96 590 3400

Fax: (+34) 96 590 3464

Per a més informació: informacio@ua.es, i per a temes relacionats amb aquest servidor web: webmaster@ua.es

Carretera de Sant Vicent del Raspeig, s/n - 03690 Sant Vicent del Raspeig - Alacant - Tel.: 96 590 3400 - Fax: 96 590 3464