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jueves, 15 de mayo de 2014

Sistema universal de símbolos

En las actuales ciencias cognitivas, el concepto de información se ha postulado como central para comprender el funcionamiento de la mente. Muchos afirman rotundamente que la mente es un sistema universal de símbolos, es decir, una máquina que transmite, manipula, modifica información.

Tal tesis quedó avalada por el descubrimiento fundacional de las neurociencias: la neurona, una célula cuya primordial misión parece ser la de transmitir información. Además, parece hacerlo de modo relativamente simple, mediante un sistema sumatorio de pesos que hace que una neurona se dispare o no en función de los estímulos recibidos por otras neuronas (la grandísima aportación de Hebb). Además, debido a la plasticidad cerebral, las asambleas de neuronas pueden aprender. En los modelos matemáticos que tenemos de ellas el aprendizaje es arduo y costoso, pero, a la postre eficaz. Podemos entrenar estas agrupaciones de células simples para que hagan un montón de cosas y, a pesar de la dura crítica de Papert y Minsky que dejó está vía de investigación paralizada durante años, hoy ha renacido con fuerza consiguiendo algunos notables resultados.

La idea parece muy buena. Los pioneros de la Inteligencia Artificial pensaban que la mente era algo así como el software de nuestro cerebro, de modo que lo que había que encontrar era ese programa maestro que emulara perfectamente a la mente humana. Pero, pensándolo bien, el cerebro no parece tener un programa que funcione a modo del Prolog o del Lisp (aunque muchos así lo siguen defendiendo: es el popular mentalés). Parecía más lógico empezar por debajo: en vez de construir el software, hagamos el hardware y veremos lo que pasa. Así, basándose en estudios del sistema nervioso, se construían modelos matemáticos y se comprobaba que podían hacer. Es el clásico programa conexionista.

Los modelos de redes neuronales siguen avanzando y, de momento, son lo más parecido que tenemos a cómo los cien mil millones de neuronas que contiene nuestro cerebro, pueden hacer que tengamos vida mental. En este vídeo vemos un pequeño ejemplo de un robot diseñado por Pentti Haikonen a partir de su famosa arquitectura.

El robot detecta la dirección de la fuente de sonido y se acerca a ella. Todo lo hace sin ningún tipo de programa (nada de if, for, case, class, main…) ni realizando ningún cálculo. Simplemente sigue los patrones de una red de neuronas: puro cableado que muestra una notable similitud con lo que parecen ver los neurólogos al cartografiar nuestro cerebro. Es posible que, realmente, nuestro sentido auditivo pueda funcionar así. Es un gran logro y una magnífica vía de investigación que, sin duda, dará un montón de frutos.

Sin embargo (mi famoso sin embargo con el que empiezo el 90% de mis argumentaciones) hay un problema muy grande. Para ciertos procesos mentales el modelo de Haikonen parece muy apropiado, pero sólo para ciertos procesos mentales. ¿Cuáles? A saber, los inconscientes. Porque un sistema basado únicamente en el concepto de información no puede dar constancia de nuestros estados mentales conscientes. Razonemos:
  1. He leído mucho acerca del concepto de información, incluso libros dedicados en exclusiva a ese concepto, y no he encontrado una definición satisfactoria. En muchos casos he encontrado una definición matemática (I=1/logp), la cual relaciona la información que disponemos de un suceso con su probabilidad. Está muy bien, y da para pensar un montón, pero no nos dice realmente qué es la información. Un ejemplo muy ilustrativo al respecto es el siguiente: supongamos que tenemos varios medios para codificar una información: una cinta de cassette, un disco de vinilo y un CD. En ambos está guardada la misma canción. Los tres medios están compuestos de materiales diferentes: la cinta de cassette es de plástico unida a diferentes materiales magnéticos que graban la información de forma mecánica y analógica; el disco de vinilo graba la información en surcos en su superficie; y el CD está hecho de policarbonato y aluminio grabando la información de modo digital. Tres materiales diferentes que, maravillosamente, nos dan el mismo resultado: escuchar la misma canción. ¿Qué es lo que tienen en común estos tres objetos hechos de materiales diferentes y estructurados de distinta forma? La información que guardan. Vale pero, ¿qué es exactamente eso que los tres guardan por igual? Vergonzoso silencio.
  2. La información sólo tiene sentido en la medida que informa a algo o a alguien. La información es simbólica, refiere a algo, da como resultado algo que no es ella misma, tiene necesariamente una función dentro de un todo más grande. Por ejemplo, en un termostato que activa la calefacción cuando la temperatura baja a 10ºC, cuando el termómetro llega a tal temperatura informa a la caldera para que se active. Su único sentido es activar la caldera. Sin calefacción, el termómetro del termostato sólo es una barra de mercurio que se contrae o se dilata, un objeto sin sentido informativo alguno. Dicho de otro modo: la información no es nada, no es un “objeto” de la naturaleza si no existe un sujeto que la utilice. La naturaleza, sin seres vivos o máquinas que traten la información, está desinformada, no contiene información alguna, porque la información no es una propiedad objetiva, sino subjetiva.
  3. Entonces, y aquí viene lo importante, la mente no puede ser sólo flujo de información, ya que esa información tiene sentido sólo si informa a algo o a alguien. En la máquina de Haikonen, la información que pasa por los cables tiene sentido en la medida en que activa los motores del robot. La información sólo es información cuando causa cosas. A fortiori, el cerebro sí que puede contener flujos de información, pero eso no es lo esencial en ella: lo esencial es que produce pensamientos, emociones, recuerdos, etc. La información puede activar cierto estado mental, pero no puede ser ese estado mental. Al igual que en el robot de Haikonen, la información causa que el robot se mueva, pero el movimiento no es información.
  4. Conclusión: que el cerebro contenga un montón de información y que esa información fluya a raudales por sus fibras nerviosas no nos dice nada de la naturaleza de los estados mentales. O, como mucho, sólo nos dice una pequeña parte de la historia. Si entendemos el proceso en términos de entrada y salida, un input (información) como ver al ministro de educación, estimula mis neuronas y hace que la información fluya por ellas para producir un output (resultado que no es información) como puede ser un ataque de pánico (estado mental). La información informa a “alguna parte de mi cerebro” para que ésta produzca, de una manera totalmente desconocida a día de hoy por la ciencia, un estado mental (que ya no es información, sólo es una sensación consciente).
  5. Estudiar la mente en términos de la teoría de la información puede dar grandes resultados y, a mi juicio, ha sido uno de los grandes descubrimientos del siglo XX, pero no puede ser toda la historia. Lo importante es saber cómo esa información produce estados mentales. Debe existir algún tipo de mecanismo o proceso físico o biológico desconocido aún que produzca sensaciones, que haga que yo tenga miedo o que piense en mi abuela. Y eso no puede ser un conjunto de neuronas que únicamente se transmitan información unas a otras porque la información no es nada si no hace algo. Descubrir qué es ese algo debe ser la línea fundamental de investigación si queremos saber de una vez por todas cómo funciona la mente.

lunes, 12 de mayo de 2014

Robots con cerebros trabajarán en Marte


Los procesadores utilizados en consolas de videojuegos y supercomputadoras podrían proporcionar a los robots una mente mucho más parecida a la de los humanos, lo que les permitiría navegar por los cielos y explorar Marte de manera autónoma.
Cosas que para nosotros son naturales, como seguir con la vista a un avión que surca el cielo o caminar alrededor de una roca que vemos en nuestro camino, no son tan fáciles para los robots. Nuestro cerebro maneja flujos de información visual a la perfección, detecta los obstáculos y hace que los rodeemos.

Entonces, ¿cómo hacemos para crear cerebros para los robots más parecidos a los nuestros? Una forma podría ser la de cambiar el tipo de procesador que utilizan. Hasta ahora, los robots siempre han estado equipados con unidades de procesamiento central (CPU), como la mayoría de los PC. Estas unidades son muy buenas procesando pequeños flujos de datos rápidamente, pero sólo pueden hacer una cosa a la vez.

Por el contrario, las unidades de procesamiento gráfico (GPU), que se utilizan mucho en supercomputadoras y consolas de videojuegos, pueden manejar conjuntos de datos de mayor tamaño con mayor rapidez y procesar varios de ellos a la vez. Así es como funciona el cerebro humano y, a pesar de que procesamos algunas tareas millones de veces más despacio de lo que lo hace una computadora, la cantidad de información que puede manejar nuestro cerebro es enorme. Sin embargo, hasta hace muy poco, las GPU han sido demasiado grandes y caras para utilizarlas en los robots.

Ahora, Neurala, una nueva empresa tecnológica especializada en neurociencia y robótica con sede en Cambridge, Massachusetts, ha construido cerebros para robots utilizando las GPU. La compañía afirma que funcionan aproximadamente 10 veces más rápido que los construidos con las CPU.

El nuevo cerebro para robots procesa la información visual en tiempo real, lo que le permite hacer algo más que simplemente trasladarse de un lugar a otro. Esto implica que, algún día, se podía confiar en que los robots tomasen sus propias decisiones al moverse por el cambiante terreno de Marte.

Marcos Motter, del Centro de Investigación Langley de la NASA situado en Hampton, Virginia, dice que el enfoque de Neurala resalta la diferencia entre la automatización -en la que una máquina ejecuta un plan detallado que le ha sido prescrito- y la autonomía, en la que una máquina es libre de tomar sus propias decisiones sobre la forma de alcanzar su objetivo. Neurala pretende imitar el modo en el que los cerebros humanos reconocen los objetos, acumulan experiencia y hacen valoraciones, dice Motter.

El sistema de visión del robot de Neurala también imita un truco utilizado por el ojo humano, la foveación. La fóvea es una región de la retina que está densamente poblada con receptores visuales y nos da una visión central clara. De manera similar, el sistema de visión del robot se centra en puntos específicos de la escena para construir una imagen de su entorno en lugar de tratar de procesar todo lo que ve a través de la cámara de una sola vez. Esto da como resultado una gran cantidad de datos, pero reduce la carga total en el cerebro del robot.

Esa capacidad de procesar la información visual en tiempo real significa que el cerebro de Neurala puede hacer algo más que guiar a un robot de un lugar a otro. Por el camino, el robot podría llevar a cabo tareas básicas de ciencia, clasificar las rocas que ve y marcar las inusuales para investigarlas posteriormente, por ejemplo; o buscar signos de agua y minerales.

Fuente: http://www.newscientist.com/article/mg22129574.700-robots-with-humanlike-brains-to-take-on-mars-unaided.html

Imprimir sobre Huevos


Les presentamos Eggbot, este es un robot que puede imprimir sobre huevos o cualquier otro tipo de objeto esférico, como por ejemplo una pelota de ping pong, bombillas, bolas de billar, bolas de navidad, bolas de golf, etc.
El chasis Eggbot está hecho de fibra de vidrio, con disipadores de calor integrados para los motores incluidos.

Los motores que le dan movimiento a la pluma y al huevo son motores de paso a paso de alta precisión y el mecanismo de elevación pluma es un servo motor silencioso y fiable. Para imprimir utiliza como pluma un marcador del tipo “Sharpie”, con esto se puede crear diseños de múltiples colores, intercambiando las plumas.


Todo el sistema se conecta por medio de un puerto USB, a un computador donde se controla el dispositivo por medio de una interfaz gráfica de usuario, que esta disponible para Mac, Windows y Linux.



Fuente

 

lunes, 28 de abril de 2014

Nanorrobot para transportar fármacos



Se ha dado el primer paso para el desarrollo de un nanorrobot que, en un futuro quizá no muy distante, permitirá transportar medicamentos a lugares específicos del cuerpo y por tanto actuar únicamente sobre las células enfermas.
La figura muestra una nanojaula hecha con ocho moléculas de ADN. La nanojaula tiene cuatro elementos funcionales que se autotransforman en respuesta a cambios en la temperatura circundante. Estas transformaciones cierran -A- o abren -B- la nanojaula. Aprovechando los cambios de temperatura en las cercanías, los investigadores atraparon una enzima activa en una nanojaula -C-. (Imagen: Sissel Juul)


En este campo de investigación y desarrollo, se denomina nanorrobot (o también "nanojaula" de ADN) esencialmente a toda aquella molécula con propiedades especiales que hacen posible programarla para que realice una tarea específica.

En colaboración con colegas de Italia y Estados Unidos, unos especialistas de la Universidad de Aarhus en Dinamarca han dado ahora un paso importante para la construcción del primer nanorrobot de ADN capaz de albergar y liberar biomoléculas activas.

Utilizando una estructura autoensamblada de ADN, el equipo de Birgitta R. Knudsen de la Universidad de Aarhus, Sissel Juul de la Universidad Duke (Estados Unidos), y Federico Iacovelli de la Universidad de Roma (Italia), ha diseñado ocho singulares moléculas de ADN a partir de las propias moléculas naturales del cuerpo. Cuando estas moléculas se colocan juntas del modo adecuado, espontáneamente se agrupan creando la nanojaula.
Temperature-Controlled Encapsulation

La nanojaula tiene cuatro elementos funcionales que se autotransforman en respuesta a cambios en la temperatura circundante. Estas transformaciones abren o cierran la nanojaula.

En las pruebas de funcionalidad de la nanojaula, los investigadores, aprovechando los cambios de temperatura en las cercanías de la nanojaula, lograron que ésta atrapase a una enzima, y la mantuviera enjaulada.

Esto es posible gracias a que la cubierta exterior de la nanojaula tiene aberturas de diámetro inferior a la cavidad esférica central.

Esta estructura permite encapsular enzimas u otras moléculas que son más grandes que las aberturas en la cubierta, pero más pequeñas que la cavidad central.



jueves, 24 de abril de 2014

Fabricar tecnología con hormigas robots

Un equipo de investigadores norteamericanos desarrolló hormigas robots que se mueven con sorprendente rapidez y serían aptas para la fabricación de productos tecnológicos de pequeña escala.
Los investigadores de la empresa SRI International, especializada en investigaciones científicas y tecnológicas, desarrollaron estos pequeñísimos robots que resultaron ser increíblemente rápidos, como advirtieron sus propios inventores.

Estos 'microrobots por accionamiento magnético' -según su nombre oficial- se pueden mover a una velocidad de unos 35 centímetros por segundo y fueron diseñados para construir pequeños dispositivos en pequeñas escalas, como estructuras de células artificiales o circuitos eléctricos.

Las hormigas robots se mueven mediante el control de placas de circuitos que contienen patrones eléctricos específicos para mantener campos magnéticos localizados y por separado, de modo que se puedan controlar a los microrobots individualmente usando una computadora central.

Desde SRI afirman que esta tecnología puede ser utilizada para controlar confiablemente miles de microrobots en la fabricación inteligente de productos a pequeña escala en sistemas compactos o integrados.

De hecho, un ejército de estas hormigas ya construyó una torre de 30 centímetros de altura a partir de varillas de carbono, y aseguran que también pueden trabajar con materiales como vidrio, metal, madera y componentes electrónicos.

martes, 22 de abril de 2014

El robot humanoide de Yuto Nakanishi

Un robot humanoide con 10 años de investigación que puede avergonzar a Asimo.
Investigadores de la universidad de Tokyo llevan 10 años trabajando en un robot. Uno muy similar a los humanos, basado en un esqueleto y con músculos, que le permiten moverse de forma similar a un humano, creados por Yuto Nakanishi y sus colegas.

Este robot llamado Kenshiro es una versión mejorada de sus predecesores Kojiro y Kenzoh; y tiene un total de 70 grados de libertad de movimiento en sus ejes. Tiene 160 músculos en total, 22 en el cuello, 12 en los hombros, 76 en su abdomen, y 50 en sus piernas. Pesa 110 libras, con una caja torácica, pelvis y columna vertebral de aluminio, todos muy similares a la estructura de la forma humana de una persona de 12 años de edad.
kenshiro

Definitivamente se están haciendo progresos en la construcción de robots humanoides, ya que según el objetivo de este equipo descrito en el 2010, “Muchos humanoides han sido desarrollados, pero son más complicados y flexibles los humanoides que deban desarrollar a fin de realizar movimientos más naturales y diversos como los humanos”.

Este robot puede fácilmente dejar atrás y avergonzar al pequeño robot humanoide Asimo de Honda.

Veamos cómo funciona:
Es impresionante la forma en que se mueve, hasta podría decirse que hasta es un tanto perturbador, ver un esqueleto robótico moviéndose como un humano, pero dejemos que la tecnología avance, y esperemos que más adelante esto pueda ayudar a personas con discapacidades físicas, de una mejor manera de como lo hacen las prótesis de ahora, o quien sabe, tal vez podamos reemplazar más partes de nuestro cuerpo.

domingo, 20 de abril de 2014

El proyecto Acroban

Acroban es un robot humanoide ligero capaz de una locomoción dinámica robusta semi pasiva, fue desarollado por la INRIA y el departamento de Robotica de la Universidad de Bordeaux...
Sus movimientos ofrecen la posibilidad de un nuevo tipo de interacción física entre humanos y robots, a travez de juegos. se desarrollo esta plataforma para explorar cómo las restricciones morfológicas pueden simplificar la adquisición del desarrollo de complejas habilidades sensoriomotoras, así como a explorar nuevos tipos de interacción.

Bioinspiracion

El uso de una columna vertebral con múltiples articulaciones, esta inspirada directamente de la morfología de los animales, bípedos en particular. Junto con modulos servomotores básicos y resortes, que por sus propiedades, lo liberan de perturbaciones imprevistas, también proporciona una gran  eficiencia energética, por lo que permite convertir la energía potencial en energía cinética de una manera semi-pasiva.









sábado, 19 de abril de 2014

Robots de gelatina

A finales de octubre de 2009, investigadores del Pentágono desvelaron el desarrollo de un nuevo robot químico, de formas cambiantes. El ChemBot (nombre genérico para este sistema) es un pequeño ingenio que se asemeja a una porción de gelatina , que puede cambiar de forma, moverse a través de espacios estrechos y que podría ser usado para la recogida de información y para operaciones de búsqueda y rescate.
Según leemos, el robot se desplaza de un sitio a otro mediante un proceso que hace que el material pase de semilíquido a semisólido con solo un ligero cambio en su volumen. Esta tecnología permite a los científicos hacer que el ChemBot crezca o se haga más pequeño, que ruede de forma controlada o que, incluso, pueda ser manipulado para pasar por grietas en los muros y volver a adquirir su forma al otro lado de la pared.

Lo que ahora leemos no debería extrañamos mucho porque hace ya casi dos años leíamos que algún día los robots químicos podrían encogerse y luego expandirse hasta 10 veces más, ofreciendo mayores posibilidades que los robots rígidos. Y en muchos casos, una vez que hubieran cumplido su misión un ChemBot, podría biodegradarse. También podrían explorar una cueva, desactivar un explosivo, trepar por una cuerda, un árbol o un cable, etc. Estos ingenios representan, según declaraba uno de los investigadores del departamento de Defensa norteamericano, «la convergencia de materiales flexibles, química y robótica. Es una nueva forma de mirar a los robots y podría algún día proporcionar grandes ventajas tecnológicas a nuestras fuerzas armadas».

Los neurobiólogos vienen estudiando el sistema nervioso de las orugas, que llega a crecer 10.000 veces sobre su masa después de salir del estado larvario: cómo se mueven con tanta flexibilidad sin necesidad de articulaciones y con un control de movimientos tan preciso teniendo en cuenta la simplicidad de su cerebro. Utilizando biomateriales y polímeros de bioingeniería, ingeniería genética y nanotecnología, los científicos esperan replicar algunas de las características y comportamientos de las orugas. Algunos prototipos ya han sido construidos.

La ciencia ficción cada vez está más cerca.

Corea del sur desarrolla robots para vigilar sus fronteras

Un equipo de ingenieros de Corea del Sur han desarrollado recientemente un nuevo modelo robótico militar especialmente diseñado para la vigilancia de fronteras. Cada unidad cuesta 260.000 euros financiados a través del presupuesto de defensa, equipados por requerimiento del ejército con armas automáticas y lanzagranadas de 40 milímetros, para ser ubicados a lo largo de la tensa región fronteriza que divide la península de Corea.
Los robots integran un completo equipo de vigilancia, con sistemas de seguimiento, reconocimiento de voz, así como detectores de temperatura y movimiento. Todo ello para garantizar la máxima eficacia en la identificación de las posibles amenazas que puedan provenir del área fronteriza. Si tienen éxito en las pruebas iniciales, serán desplegados a lo largo de toda la zona desmilitarizada, aumentando así la fuerte presencia militar de Corea del Sur ya en el lugar.

Al localizar una amenaza, los robots alertarán a un centro de control donde un operador humano utilizará los detectores audiovisuales para tratar de identificar la naturaleza de la amenaza. Posteriormente el operador puede dar al robot la orden de ataque, desplegando de este modo todo su arsenal para mantener la seguridad del área concretada.

El régimen de Corea del Norte gobernado por Pyongyang, como retrata la prensa actual, se sienten muy orgullosos de su imagen militar y mantienen un ejército permanente de más de un millón de soldados, mientras que Corea del Sur posee una fuerza militar de apenas 655.000 soldados. Como tal, Corea del Sur planea poner en activo más robots en su arsenal en los próximos años, incluyendo los robots equipados con sofisticados sensores y armas que podrían reforzar su número de efectivos en el campo de batalla.

viernes, 18 de abril de 2014

Antenas y bigotes mejorarían la robótica


En Berkeley Lab miran hacia la naturaleza, insectos o animales que poseen antenas o bigotes, podría dar recursos para mejorar la tecnología de los robots.

Científicos del Laboratorio de Berkeley afirman que los bigotes y las antenas que tienen los animales e insectos, son un gran recurso para estos seres, y que gracias a ello tienen distintas capacidades naturales que les confieren de habilidades superiores, por lo que propusieron replicarlo en sistemas robóticos para mejorar las destrezas de los sistemas autómatas.
Esta deducción fue hecha por científicos de este laboratorio estadounidense luego de haber revelado un estudio que involucraba el análisis de las capacidades sobresalientes de los animales e insectos, reparando en que muchas de las habilidades de estos seres se deben en gran medida a los elementos receptores en formas de antenas, bigotes o pelillos en sus cuerpos.

Ante tal teoría, los científicos se dieron a la tarea de diseñar sus propios bigotes electrónicos, es decir, una especie de filamentos para dedicarlos como sensores especiales para incrementar el rendimiento de los robots, específicamente en la parte de comunicaciones inalámbricas.

Y es que al observar en la naturaleza encontramos que muchos seres poseen bigotes, pelillos o antenas, órganos sensoriales naturales que les confieren capacidades especiales. Parecen de adorno, pero en su función biológica cumplen con diferentes acciones primordiales, por ejemplo, ayudan al animal o insecto a orientarse, relacionar estímulos sensitivos o reconocer objetos presentes en su entorno.
Composición de un filamento.
En el caso de los felinos, sus característicos bigotes que los realzan en su particular porte, no solo son atavíos, sino que son una herramienta fundamental para la percepción del entorno y, por tanto, para asegurar la eficacia y certeza de todos sus movimientos y desplazamientos, incluso sirven como estabilizadores junto con su cola, lo que en conjunto, los hace más ágiles.

De esta manera, los investigadores norteamericanos presentaron un reporte de prensa en su sitio de Internet donde anunciaron el desarrollo de una especie de micro-filamentos que emulan la actividad de los bigotes, antenas o pelillos de los seres vivos, pero integrados en sistemas robóticos.

Ali Javey, científico especializados
en Ciencia de los Materiales del
Berkeley Lab.
El documento menciona que dichos filamentos o como ellos llaman “e-whiskers” o bigotes electrónicos, están compuestos por Nanotubos de Carbono, y en el proyecto participaron académicos de la Universidad de California-Berkeley.

Además de los Nanotubos de Carbono, el equipo de investigadores utilizó nano-partículas de Plata y procedieron a diseñar filamentos ultra-delgados, para dar la apariencia de los bigotes de los gatos o los ratones.





En la imagen aparece la parte frontal de los filamentos y en el derecho el fondo de lo que parece ser la conformación microelectrónica de los bigotillos.
Los investigadores del Berkeley Lab comentaron que el proceso de fabricación de los bigotes electrónicos no es compleja y se pueden utilizar técnicas convencionales.
Según refieren sus diseñadores, los filamentos responden a la más mínima presión incluso desde 1 Pascal (unidad de medida para la presión ejercida sobre una superficie) lo que daría como resultado la reacción ante la caída de un billete sobre la mesa. Pero no solo conferir de sensibilidad a los robots es la misión de estos bigotes artificiales, sino que la idea es partir de esta nueva tecnología para añadir otras habilidades a los autómatas tales como la capacidad de percibir y con ello determinar el entorno donde se encuentran.

“Los bigotes son sensores táctiles parecidos a los bellitos utilizados por diversos animales e insectos para monitorear mediante el viento y navegar entre obstáculos dentro de espacios reducidos”, explicó Ali Javey, científico especializados en Ciencia de los Materiales del Berkeley Lab y profesor del área de Ingeniería Eléctrica y Ciencias de la Computación. “Nuestros bigotes electrónicos consisten en fibras elásticas de alta proporción recubiertas con películas conductivas de nanopartículas y nanotubos. En las pruebas, estos filamentos eran 10 veces más sensibles a la presión que otros dispositivos capacitivos o sensores resistivos de presión”, puntualizó el académico.

Los investigadores no solo observaron la sensibilidad de los filamentos, sino otro logro conseguido fue al cambiar la composición de las nanopartículas y los nanotubos, momento en que observaron el mínimo cambio en la resistencia de los bigotillos de apenas el 10% y cuando se le aplicaba mayor resistencia de elasticidad su composición era alterada apenas 2.4%.
Pelillos electrónicos colocados en un objeto tridimensional.
“Para controlar el cambio de resistencia, el arreglo de bigotes fue conectado a una computadora para pruebas. El rango variable vigilado fue la resistencia en el orden de 100x, y la sensibilidad en el orden de 26x”, comentó por su parte Kuniharu Takei, asistente académico del Departamento de Física y Electrónica de la Universidad de la Prefectura de Osaka, Japón, y responsable de la redacción del artículo científico.

El compuesto de los bigotes electrónicos determina la reacción ante diferentes factores. Por ejemplo, en el caso de los Nanotubos de Carbono, estos forman una matriz conductiva, mientras que las nanopartículas de Plata incrementan la conductividad de las fibras, dando como resultado altas propiedades mecánicas de sensibilidad y flexibilidad para responder ante el mínimo de las presiones (1 Pa).

Estos bigotes son elaborados utilizando una superficie conductora y una pintura que posee los compuestos, la cual posteriormente sirve de recubrimiento posterior a dejarse curar por algunas horas.

Los científicos reconocieron que en algunos momentos de la fase de desarrollo, fue necesario aplicar algunas técnicas exclusivas para el diseño de Sistemas Micro-Electromecánicos (MEMS) a fin de lograr la reducción y el emparejamiento de las nanopartículas a través de procesos industriales de manufactura electrónica.

Los ingenieros reconocen que los filamentos pueden ser acondicionados como cabello artificial para robots, y en un corto o mediano plazo, estiman incluir otras tecnologías que puedan ser integradas a los sistemas robóticos para conferirles mayores capacidades como la facultad de “sentir” o reaccionar ante impulsos externos de manera autónoma.

lunes, 14 de abril de 2014

Japón quiere robots mas útiles y menos curiosos

Japón, primer fabricante mundial de robots, quiere dejar de lado los robots curiosos o hasta graciosos para consagrarse a la fabricación de humanoides realmente prácticos para la vida cotidiana.


Unas 250 sociedades japonesas y extranjeras están presentes desde el miércoles en el Salón internacional de robots 2007 en Tokio, una de las mayores exposiciones del mundo, que se celebra cada dos años en la capital japonesa.

En 2005, las sociedades japonesas mostraron su destreza en materia de robots humanoides y presentaron al mundo el robot trompetista o el recepcionista.

Dos años después, la moda no es este tipo de artilugios poco útiles sino las máquinas destinadas a ser usadas en la vida de cada día.
Sin duda, el robot más famoso de Japón es Asimo, un humanoide fabricado por Honda Motor, que fue usado como empleado de oficina o en recepciones en las embajadas japonesas, en las que es capaz por ejemplo de levantar su copa y proponer un brindis.

"La última exposición mostró cómo podría ser la vida futura con los robots y en este momento, ha llegado la hora de ver cómo podemos usarlos", declaró Shoichi Hamada, uno de los principales responsables de la Asociación japonesa de robots.

"Queremos ver qué aplicaciones prácticas tienen los robots", declaró a la AFP. "Muchas empresas son capaces de dar una idea de lo que los robots pueden hacer gracias a la tecnología actual", agregó.

Por ejemplo, los robots guardias de seguridad que se exponen en esta feria, ya fueron comercializados en Japón.

"Estamos en una fase de transición entre un mundo de animación y otro más real: el de la vida junto a los robots", explicó Tatsuo Matsuzaki, de la firma Kokoro, que presentó en la feria un humanoide capaz de expresar dolor que servirá para las prácticas de los estudiantes de cirugía dental.

Sin duda, el robot más famoso de Japón es Asimo, un humanoide fabricado por Honda Motor, que fue usado como empleado de oficina o en recepciones en las embajadas japonesas, en las que es capaz por ejemplo de levantar su copa y proponer un brindis.

Los fabricantes de robots están convencidos de que Japón es un mercado prometedor, debido al envejecimiento de su población.

"Ayudar a las personas mayores es uno de los principales objetivos de los robots", declaró Kenji Kusunoki, de la sociedad Kyokko Electric, que presenta en la feria un sensor que avisa a un robot en caso de necesidad.

Durante este salón, los investigadores japoneses presentaron también un nuevo robot concebido para participar en las tareas del hogar, del que podrían beneficiarse sobre todo las personas de edad avanzada.

La criatura, de 147 centímetros de altura, mostró su talento ayudando a un anciano a salir de la cama y a preparar el desayuno.

Los japoneses poseen el récord mundial de longevidad, con más de 30.000 centenarios, un logro conseguido gracias a la sana alimentación y a un modo de vida activo.

Para Hamada, los robots podrán perfeccionarse pero habrá trabajos que nunca podrán realizar, sobre todo los que exigen un "contacto físico". "Pero con el tiempo, robots y seres humanos se verán obligados a repartirse los puestos de trabajo", asegura.

domingo, 13 de abril de 2014

Robots exploradores Inteligentes

La NASA utiliza inteligencia artificial para enseñar a los robots lo que deben hacer para comportarse de una manera más semejante a los exploradores humanos.

Es posible que no se asemeje
al androide Data de Viaje a las
Estrellas, sin embargo, en 
el futuro, exploradores robóticos
como este, poseerán inteligencia
artificial que les permitirían
explorar el terreno sin
supervisión humana.
Es posible que Ayanna Howard nunca ponga los pies en Marte, o conduzca una misión a Júpiter, pero el trabajo que ella está realizando sobre robots "inteligentes", ayudará, sin embargo, a revolucionar la exploración planetaria.

En su calidad de Científica de Proyecto, especializada en inteligencia artificial en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de NASA (JPL), Ayanna es parte de un grupo que aplica energía creativa a una nueva generación de misiones espaciales -- exploración de la superficie de planetas y de la Luna por robots autónomos, capaces de "pensar" por sí mismos.


Casi todos los vehículos espaciales robóticos utilizados hoy son inflexibles en la manera como responden a las dificultades que encuentran (una importante excepción es el Deep Space 1 que emplea tecnología de inteligencia artificial). Estos robots sólo pueden ejecutar actividades que están explícitamente escritas es su software o a través de instrucciones enviadas por radio por un controlador humano en la Tierra.

Durante la exploración de planetas desconocidos, a millones de kilómetros de la Tierra, esta variedad de robot, como "perro obediente" requiere la atención constante de los humanos. En comparación, el objetivo final de Ayanna y sus colegas es de "colocar un robot en Marte y dejarlo que trabaje por sí solo sin intervención humana directa."

"Queremos darle instrucciones al robot para que piense sobre los posibles obstáculos que pueda encontrar, de igual manera que lo haría un astronauta en la misma situación," dice. "Nuestro trabajo es ayudar al robot para que piense en términos más lógicos respecto a girar a la derecha o a la izquierda, no simplemente cuantos grados de rotación."

¿Cómo es posible que un robot pueda hacer decisiones como un humano?

Los científicos han desarrollado técnicas apropiadas, aprendiendo de la habilidad visual y de observación de los humanos.

Los humanos no tienen un libro de reglas o un programa que consultar para cada movimiento que hacen, anota Ayanna -- somos mucho más ingeniosos que eso. El trabajo de su grupo es el diseño de robots que puedan emular, no solo el proceso de pensamiento y análisis de los humanos en determinar las características del terreno, sino también la habilidad humana para conducir un vehículo en tiempo real.
Ayanna Howard recibió un
doctorado en ingeniería
eléctrica de la Universidad
de California Sur,
especializándose en
inteligencia artificial y
robótica. Ha trabajado en
JPL desde 1993.
Para lograr esto, Ayanna y sus colegas cuentan con dos conceptos en el campo de la inteligencia artificial: "lógica confusa" (fuzzy logic, en inglés) y "redes neurales."

La lógica confusa permite a los computadores operar no sólo en términos de blanco y negro -- verdadero o falso -- sino también en términos de matices de gris. Por ejemplo, un computador tradicional tomaría la altura de un árbol y le asignaría la categoría de -- "alto". Pero un computador equipado con lógica confusa diría que el árbol tiene una probabilidad del 78 por ciento (por ejemplo) de estar en la categoría de "alto" y 22 por ciento de pertenecer a alguna otra categoría. La distinción exacta entre "alto" y "bajo" es ahora confusa.

Esta facultad del computador de definir categorías con base en un enfoque de probabilidades le permite al computador aprender de sus experiencias, puesto que la asignación de probabilidad puede ser modificada la próxima vez que encuentre un objeto similar. La lógica confusa ya es utilizada en software para programas de computadores en reconocimiento de voz y escritura manual, los cuales aprenden a mejorar su desempeño a través de "entrenamiento."
La combinación de lógica confusa y de redes neurales permite que los nuevos robots detecten un obstáculo en un terreno desconocido (izquierda, una secuencia de una imagen siendo procesada), juzgar la seguridad relativa de varias rutas alternas, y establecer una ruta hacia su destino (derecha, un panorama con tres imágenes), todo esto sin que un humano los guíe en tiempo real.
Las redes neurales también tienen la habilidad de aprender de sus experiencias. Esto no debe ser una sorpresa puesto que el diseño de redes neurales duplica la manera que las células del cerebro -- llamadas "neuronas" -- procesan información.

"Las redes neurales permiten asociar entradas generalizadas con un resultado específico," dice Ayanna. "Cuando una persona observa cuatro patas y oye un ladrido (las entradas), su experiencia le permite concluir que esto es un perro (el resultado)." Esta facilidad de las redes neurales permitirá que un nuevo robot seleccione comportamientos o caminos a seguir de acuerdo a elementos generales de sus alrededores, de manera muy semejante a lo que hacen los humanos.
En este ejemplo simplificado de
una red neural, las señales de
entrada se conectan a la capa
amarilla de la izquierda, pasan a
través de dos capas de proceso,
y luego emergen a la derecha
como señales de salida. Esta
arquitectura puede ejecutar
problemas de lógica
sorprendentemente sofisticados,
 especialmente cuando se
agregan bucles de realimentación.
Para poder hacer esto, las redes neurales contienen varias capas de "nodos," que son análogas a las neuronas. Cada nodo en una capa está conectado a nodos en otras capas. Las señales viajan en esta red de conexiones, y cada nodo actúa como una compuerta, solo dejando pasar señales de cierta magnitud. La red "aprende" ajustando el umbral para cada nodo individual.

Este gráfico de redes neurales, que puede ser dibujado en una servilleta, puede parecer muy simple, pero en la práctica, estos cerebros artificiales pueden ejecutar problemas de lógica increíblemente complejos. Ayanna llama a las redes neurales "tecnología de caja negra" -- en otras palabras, lo que pasa entre la capa de entrada y la de salida es tan difícil de descifrar que los científicos la tratan como una "caja negra " que de una manera u otra convierte las entradas en salidas.

Combinando estas dos tecnologías, Ayanna y sus colegas en el JPL esperan poder crear un "cerebro" robot que por si solo pueda aprender a caminar sobre los terrenos desconocidos de otros planetas.

Si es posible que los
humanos algún día
lleguen a colonizar la
Luna y otros planetas,
los robots autónomos
se convertirán en una
herramienta invaluable
para ayudar a los
humanos en la
exploración de
nuevos mundos.
Este robot inteligente se parece más a las fantasías de ciencia-ficción de las tiras cómicas para niños que a un proyecto real de NASA. Sin embargo, Ayanna cree que el parecido con la ciencia-ficción contribuye a su importancia en la exploración del espacio.

Ayanna -- quien deseaba ser la "mujer biónica" de televisión cuando era joven, y más tarde decidió que lo que quería más bien era construirla -- dice que ella cree que los vuelos de la imaginación, muy comunes en la niñez, se convierten en éxitos científicos de los adultos."En verdad creo que la ciencia-ficción impulsa la ciencia real hacia adelante," dice. "Se debe tener imaginación para llegar hasta el nivel siguiente."

sábado, 12 de abril de 2014

Python para microcontroladores

Quien esté deseando aprender un lenguaje de alto nivel, encontrará una excelente opción en Python. Y si la idea es aplicarlo en proyectos de hardware, existe el proyecto Micro Python, una versión del lenguaje escrita desde cero, especialmente optimizada para microcontroladores, y que también incluye un módulo de desarrollo oficial.
microcontroladores 
Si te preguntas para qué se pueden usar microcontroladores, en realidad sería más lógico invertir esa pregunta, y preguntar para qué “no” se pueden usar. A menos que los requerimientos de hardware sean más altos de lo normal, no hay dudas en que un microcontrolador es la plataforma de hardware ideal cuando se necesitan ejecutar tareas específicas. En lo personal, uno de los usos que planeo explorar muy pronto es el de la conversión de señales para establecer una capa de compatibilidad entre viejos teclados mecánicos de terminales y ordenadores modernos, independientemente de marca o sistema operativo. Sin embargo, una cosa es cargar código en un microcontrolador, y otra es escribirlo. Python es un lenguaje muy popular, y ha encontrado un excelente hogar en ordenadores SBC como el Raspberry Pi. Claro que, no siempre es viable montar un Pi en el interior de un teclado, en la puerta de un garaje, o en un robot. Ahí es cuando aparece Micro Python.
De acuerdo a su desarrollador Damien George, Micro Python es un reinicio completo del lenguaje Python, escrito desde cero en ANSI C, con microcontroladores en mente. Posee compilador, sistema runtime, máquina virtual, recolector de basura, parser, y librerías de soporte para su ejecución sobre el STM32F405. Todo el proceso de compilación se lleva a cabo en el chip, por lo que no hay que instalar software adicional en el ordenador. Su uso de memoria fue drásticamente reducido, un detalle que vemos establecido en las especificaciones del módulo oficial de desarrollo. Además de utilizar el chip antes mencionado (con una frecuencia de 168 MHz), el módulo tiene un megabyte de memoria Flash, y 192 KB de RAM., todo en un tamaño de 3,3 por 4 centímetros.

El desarrollador menciona a la robótica como una aplicación ideal para Micro Python, pero lo cierto es que tu imaginación será el límite aquí. Micro Python se convirtió en un proyecto Kickstarter, donde ya obtuvo las quince mil libras esterlinas que necesitaba para pasar a la siguiente fase. ¿Cuánto cuesta cada módulo Micro Python con el lenguaje preinstalado? 24 libras, algo así como 29 euros, más otros cinco en concepto de envío internacional. El precio es similar al de un Raspberry Pi, pero nunca faltan limitaciones de espacio y energía que hacen mucho más conveniente la aplicación de un microcontrolador. Las primeras entregas, en marzo de 2014. 

martes, 8 de abril de 2014

Robots del futuro: Guerra, deportes y servicios

hoy veremos videos de robots aplicados a cituaciones reales a corto plazo (los militares) y otros a medio plazo (los domésticos o de deportes).

Los más depurados son los de aplicaciones militares, aunque es previsible que pasado un tiempo se extienda su uso fuera de esos ámbitos si realmente son exitosos y sus costes de desarrollo se amortizan permitiendo precios de producción más bajos a los que pueden pagar los ejércitos.

La otra familia de robots, diseñados por investigadores universitarios o de institutos de investigación, normalmente se encuentran en fases de prototipado. Siendo realistas, la mayoría de estos últimos robots no saldrán de las universidades. Pero cada año las técnicas de navegación de robots, de manipulación, de interpretación de escenas a partir de cámaras o sensores específicos, etc. se hacen más robustas, e inexorablemente llegará el día en que la tecnología se hará lo suficientemente barata como para que empresas comiencen su explotación comercial en el “mundo real”.

domingo, 6 de abril de 2014

Los retos robóticos de DARPA

Estas son las pruebas en vivo del mayor reto robótico a nivel mundial, el DARPA Robotics Challenge (DRC).



Diseñan algoritmos para mejorar el control de robots a través de Internet

Investigadores del Grupo de Robótica Inteligente (MAPIR) perteneciente al departamento de Ingeniería de Sistemas y Automática de la Universidad de Málaga han diseñado una aplicación web que garantiza la continuidad y fiabilidad del control remoto de robots móviles cuando algunos de los componentes del sistema, como por ejemplo Internet, produzcan retardos impredecibles en los tiempos de comunicación.

Los robots móviles controlados remotamente son dispositivos complejos que incorporan tres elementos. Por un lado, una red de comunicaciones como Internet, por otro, la propia plataforma robótica móvil y, finalmente, el software utilizado a todos los niveles para que el conjunto funcione. “Todo este sistema debe actuar de la manera más fiable posible, ya que deben interactuar con su entorno de manera segura. Por ejemplo, pueden realizar labores como operaciones médicas en remoto, tareas de vigilancia y rescate o asistencia a personas mayores”, expone a la Fundación Descubre el responsable de la investigación, Juan Antonio Fernández Madrigal de la Universidad de Málaga.

Los expertos han diseñado una aplicación para superar el obstáculo de la interrupción o pérdida de calidad del control robótico debidos a la conexión a Internet, que produce retardos no predecibles en las transmisiones o están relacionadas con otros componentes impredecibles. En su artículo, ‘Marginal ProbabilisticModeling of theDelays in theSensory Data Transmission of NetworkedTelerobots’ publicado en la revista Sensors, los expertos describen un conjunto de modelos y algoritmos que posibilitan anticiparse a este tipo de fallos y ajustar la cantidad de información mostrada al operador dinámicamente, de forma que se consigue un sistema de teleoperación adaptable a muy diversas circunstancias, posiblemente cambiantes.

Hasta ahora, los expertos han abordado estos problemas dotando de más inteligencia al propio robot, para que tome decisiones de manera autónoma si no le llegan órdenes a través de la red en los tiempos especificados. Por su parte, los investigadores de la Universidad de Málaga enfocan su modelo desde otra perspectiva. “Monitorizamos la red y el resto de componentes, observando cuánto tardan en transmitir los datos en cada momento, y deducimos las probabilidades de que ‘soporten’ la tarea que debemos acometer en ese preciso instante. Por ejemplo, si necesitamos obtener una imagen del entorno obtenida de una de las cámaras del robot, podemos elegir recibirla con más o menos resolución y en color o en blanco y negro, en función de los retardos que tengamos en ese momento”, explica.

Modelos matemáticos

Ajustando los datos que es capaz de transmitir el sistema a la tarea que hay que acometer en cada momento se evita que los retardos provoquen errores en el control remoto del robot. Para ello utilizan modelos basados en distribuciones de probabilidad. “Éstos son novedosos por su simplicidad y porque algunos de ellos no se habían utilizado antes para modelar este tipo de retardos, sino para otras aplicaciones completamente distintas como la predicción de lluvias. Se trata de algoritmos matemáticos que pueden ejecutarse eficientemente en los ordenadores que controlan el robot y también en los del operador remoto, que suelen contar con una potencia limitada si son, por ejemplo, dispositivos móviles tipo tablets o smartphones.”, subraya.

Además de esta gran capacidad de cálculo con los recursos limitados que ofrecen los dispositivos móviles, el sistema ofrece otras ventajas como la adaptación a la capacidad de transmisión en cada momento y la rápida toma de decisiones. La aplicación se materializa en una interfaz donde el usuario ve la información de todos los sensores que tiene el robot. El sistema va decidiendo qué datos recibir y a qué renunciar en función de la disponibilidad de tiempo, de forma automática. “Por ejemplo, si hay escasa señal de wifi, la imagen de una cámara puede irse a blanco y negro o incluso el propio interfaz puede renunciar a mostrarla, optando por activar otros sensores más eficientes para la misma tarea. El objetivo es que sigamos recibiendo información suficiente a tiempo, con el mínimo retardo”, ejemplifica.

Pruebas para tareas de vigilancia

Los científicos han probado el sistema en robots de laboratorio capaces de ejecutar en remoto tareas de vigilancia, que consisten en explorar edificios tomando datos sensoriales del entorno que luego son analizados por el vigilante. “En este caso el usuario recibe un flujo aproximadamente constante de datos a pesar de los altibajos que pueda haber en la red o en otros componentes. El operario puede dirigir correctamente al robot sirviéndose de imágenes o de datos de otros sensores, en función del ancho de banda. Esto supone que el interfaz muestra lo que ve una videocámara o sónares para la ubicación del robot en el entorno, dependiendo de que tenga más o menos potencia de transmisión”, subraya Fernández Madrigal.

Estos resultados son fruto del proyecto de excelencia titulado ‘Control Remoto Óptimo y Adaptable de Robots Móviles con Componentes No Deterministas’ financiado por la Consejería de Economía, Innovación, Ciencia y Empleo de la Junta de Andalucía y por fondos FEDER. Asimismo, los expertos siguen explorando las aplicaciones del sistema más allá de esta investigación enfocada a la robótica móvil, en otras áreas que requieran la optimización de tiempos de transmisión de datos, como telepresencia, videovigilancia, videoconferencias o el cuidado de pacientes a distancia.

sábado, 5 de abril de 2014

El "camarero robótico" basado en Kinect: TurtleBot

WillowGarage, la empresa-federación que más fuerte pega hoy día en investigación robótica a nivel mundial, apoyada económicamente por el gigante Google.Hace unos días presentaron un nuevo prototipo de robot “económico” TurtleBot. Se presenta como un “camarero robótico“, aunque, realmente el uso que más se le acabará dando será el de experimentar y jugar con él y su software:
Como todo lo relacionado con WillowGarage, todo el software es gratuito y de código abierto (la plataforma ROS) y el robot vendrá “de fábrica” con módulos software funcionales para muchos de los problemas más importantes que debe resolver un pobrecito robot móvil en un entorno de peligrosos humanos. El siguiente vídeo promocional resume los usos que se le pueden dar al robot, se ve cómo puede construir mapas del entorno (SLAM) o identificar los movimientos de personas gracias al sensor Kinect (ver ROS para más detalles de los módulos software):
Su precio en el mercado es de unos 1200$, relativamente barato en comparación con otras plataformas robóticas en el mercado.

viernes, 4 de abril de 2014

Robot controlado por el MC8051


¿Qué hace el Robot?

Básicamente se desplaza en línea recta y no cambia su estado hasta que no se den dos condiciones:
  • Que el robot se trabe o choque contra algún obstáculo que no vio
  • Que el robot vea un obstáculo
Si el robot se traba o choca contra algún obstáculo, dobla sus ruedas delanteras hacia la derecha y retrocede 6 pasos. Una vez que termino esta rutina vuelve a la lógica anterior (avanza hasta que...), pero apuntando levemente en otra dirección. Todo esto parece funcionar bien, pero existe la posibilidad de que cuando retrocede se trabe o choque con algo antes de terminar los 6 pasos. Si esto ocurriera, el robot deja de retroceder y vuelve a la lógica anterior. Parece algo sin sentido, pero funciona, por que repite esta secuencia todas las veces que sea necesario hasta que el robot logre un cambio significativo en su dirección y evite el obstáculo, para entender mejor esto, veamos un dibujo.


El robot consiste en un carro con cuatro ruedas, de las cuales dos son de tracción y dos de dirección. Está construido con Lego, estos ladrillitos facilitaron un montón la parte mecánica del proyecto, por que están pensados para este tipos de proyectos (ver figura 1). Volviendo al robot, enumeremos los sensores:
  • Un sensor que me indica la posición de las ruedas de dirección
  • Un sensor que lee luz del ambiente.
  • Un sensor que me indica cada vez que el robot da un paso
  • Además el robot puede controlar dos cosas:
  • La velocidad y dirección de dos motores (el de tracción y el de dirección).
  • Puede prender o apagar una linterna
Figura 1

El robot está controlado por el Micro Controlador 8051 de Dallas. El programa para controlar el robot lo escribo en la PC y después lo "bajo" al MC por medio de un puerto serie (el RS232). El Micro tiene una memoria ROM de 4 Kbytes y una RAM de 4 Kbytes. La memoria de ROM tiene quemado un BootStrap, un programa que le permite cargar programas en la memoria RAM a través del puerto serie. La memoria ROM está abajo de la memoria RAM, es decir, la memoria ROM está desde la dirección 0 a la 4000 y la memoria RAM de la dirección 8000 a la 16000 (esto es aproximado). La memoria RAM podría estar desde la dirección 4000 a la 8000, pero no es así por razones de comodidad en el hard, que no causan problemas en el soft, solamente hay que tener en cuenta estos parámetros al leer y escribir memoria.

La placa donde está montado el micro, permite utilizar:
  • Tres puertos en paralelo de 8 bits cada uno. Estos se denominan A, B y C y son controlados por el integrado 8255. Estos tres puertos son los más convenientes para controlar cosas, ya que la placa fue pensada para que esto fuera así.
  • Otro puerto paralelo (D) que está controlado directamente por el MC 8051, es decir, está conectado físicamente por el MC. Es peligroso por que no tiene ningún tipo de protección. Este puerto tiene conectado 1 modulo de 4 DIPs. Son interruptores que conectan a 4 pines del puerto a tierra o a +V. Se los utiliza para un posible seteo de algún programa.
  • Un puerto serie, por el cual se bajan los programas (con ayuda del BootStrap).
  • Cuatro pines (que se los podría llamar puerto E) que activan las interrupciones externas y los timers. En este proyecto se utiliza una de las dos interrupciones externas para contar pasos.
La parte electrónica y mecánica del proyecto, se puede apreciar en los siguientes esquemas:

Esquema General
Figura 2

Sensor que detecta la posición de las ruedas de dirección

Este sensor está compuesto por un led infrarrojo y tres fototransistores. Los fototransistores están en un agujero cada uno de un ladrillito, que está en la parte fije del sistema de dirección. El emisor de luz infrarroja está en un agujereo de un ladrillito de la parte móvil del sistema de dirección. Cuando las ruedas están derechas, el led IR ilumina el fototransistor del medio. Cuando las ruedas se mueven, se iluminan los fototransistores de los costados.

Los fototransistores están conectados al MC, y le envían pulsos eléctricos cuando están iluminados. De esta forma se entera en que posición, aproximada, están las ruedas. Para entender mejor el sensor, veamos la figura siguiente:
Figura 3
Sensor de luz y conversor analógico digital

Este sensor de luz, con ayuda de una linterna que se prende y se apaga, me permite detectar obstáculos antes de chocarlos. La linterna se controla desde el MC, entonces puede hacer mediciones con la linterna prendida y con la linterna apagada. Si las mediciones con la luz apagada son de menor intensidad que las mediciones con la luz prendida quiere decir que estoy viendo el reflejo de algo.
El sensor de luz no es un fototransitor al aire libre, si no que está dentro de un tubo negro, de unos 5 cm de largo, para que sea bastante direccional.

Antes de poder prender o apagar la linterna, lo que hacía era simplemente ver luz, y cuando sobrepasaba una intensidad determinada, esquivaba. El problema era que no se calibraba para distintos ambientes con más o menos luz.

El sensor de luz es muy sencillo, pero el problema es transformar esta magnitud análoga en un número binario. Para eso está el Conversor Analógico-Digital (ADC). Este conversor necesita un pequeño programa que lo ayude, que se explica en la figura 4.

Figura 4

Sensor que cuenta los pasos

Este sensor es muy sencillo, y es una rueda con 5 agujeritos, que interrumpen el paso de luz entre un led y un fototransistor. El fototransistor está conectado a un pin del puerto E, el pin que activa la interrupción externa numero 0. De esta forma cada vez que el fototransistor recibe luz, el programa que está corriendo en el MC se detiene, y se hace un JMP a la rutina de la interrupción. Una vez que la rutina termina de hacer lo suyo retorna al curso normal del programa.
Esto se ve más en detalle, en la parte del informe que explica la programación del MC.
La interface del sensor es igual a la fracción señalada en la figura 3.

Circuito interface de los motores

Sobre este punto no hay mucho que decir, es simplemente armar el circuito, toda la parte de control de los motores queda a cargo del MC. Más adelante se explica como.

Figura 5

Interface de la linterna

Es el mismo caso que el anterior, el circuito es muy sencillo y todo queda a cargo del MC, todo se verá mas adelante cundo veamos la programación del Robot.

Figura 6
Disposición de patas de los transistores e integrados

Programación del Robot

Para entender mejor la programación del micro, veamos ejemplos de programas sencillos, es decir no ver el programa final de golpe. Además no voy a explicar todas las virtudes del Micro primero por que llevaría un libro exclusivo a la descripción del mismo. Por otro lado, las características que sé las voy a describir a medida que aparezcan a lo largo del desarrollo del proyecto.

El programa Motor01.asm hace andar un motor a distintas velocidades sin usar los timers


El programa lo que hace es enviar una corriente pulsante por un pin del puerto A, esta corriente es amplificada por el circuito interface. La pulsación de la corriente es lo que logra las distintas velocidades del motor. Para variar la velocidad, hay que cambiar los valores de los registros 0 y 1, de este modo los pulsos van mas rápidos o mas despacio, pero existe un problema, el programa varía el tiempo entre pulso y pulso y el ancho del pulso, nosotros no queremos eso, sino que queremos un pulso de ancho fijo y solamente variar la distancia entre pulso y pulso.
 
Figura 7

Insisto en esto por que los motores que uso en el proyecto necesitan recibir corriente por un tiempo mínimo para poder moverse. Si yo achico la distancia entre pulsos y el ancho del pulso, llega un momento que el motor no se mueve. Pero si tengo un pulso de ancho fijo, por más que achique la distancia entre pulsos, el motor no se va a detener.

Para lograr que el programa haga esto, se le pueden hacer varias modificaciones, un de ellas es hacer otra rutina igual a delay, pero que sea un retardo fijo para el ancho del pulso. Pero lo que se hizo fue usar las interrupciones y los timers. ¿Qué es una interrupción? Se la puede definir como un evento determinado que te lleva a ejecutar otra parte del programa. Por ejemplo, yo hago una interrupción que cuando un pin determinado de algún puerto, cambie de nivel, el programa haga un JMP a una sección de código que me incrementa una variable y luego retorna al punto del programa donde se produjo la interrupción. Este sería el principio de un contador de pasos. Nótese la gran ventaja de las interrupciones, ya que yo no debo fijarme cada tanto el estado del pin (por ejemplo), si no que la interrupción "me avisa" al desviarme a cierta sección de código de mi programa.

Pero hay un detalle, las interrupciones no se activan ante cualquier evento, solo ante algunos, que en el caso del MC 8051 son:
  • Cuando un timer se rebalsa (overflows). Un timer es algo que me permite controlar tiempos. La forma de trabajo es sencilla, el timer lo que hace es incrementar a un numero, que está en memoria, en tiempo regulares. Cuando el timer se rebalsa, transcurrió un tiempo determinado, que se puede controlar, cambiando el número inicial.
  • Tengo dos pines que me permiten activar interrupciones externas.
  • Cuando me envían un dato por el puerto serie de comunicaciones.
La interrupción que nos interesa es la interrupción de los timers.
La rutina que maneja los timers para mandar los pulsos a los motores están en el archivo Motor02.asm