Eldi: Robot del Museo Elder

Las características de ELDI

Al hablar de robótica móvil es necesario ser realista con las expectativas pues los robots en general han tenido un papel mítico debido, entre otras cosas, a la imagen inducida por la literatura de ciencia ficción y al sensacionalismo de ciertos medios de comunicación. El término robot es de origen checo y, premonitoriamente, significa "trabajo forzado". En su estado actual y desde un punto de vista físico y mecánico este tipo de sistemas representa para el hombre la posibilidad de prolongar su capacidad en el sentido clásico que tienen las herramientas que utiliza. Pero desde una perspectiva intelectual y metafísica con ellos se motiva la componente creadora, la "oportunidad" del hombre de reproducir su sueño de crear una máquina a su imagen y semejanza

Obviamente, los robots móviles en su acción sobre su universo no actúan como simples réplicas del hombre y sus facultades, sino que son dispositivos que abren la puerta a la realización de actuaciones creativas como es el caso de ELDI. La base de su diseño y expectativas tiene mucho que ver con los mecanismos humanos y sobre todo con el deseo del hombre de explicar los fenómenos que nos ocurren. Es en este contexto es donde las técnicas y métodos de la Inteligencia Artificial toman un carácter determinante, y sitúan muchas de las aportaciones científicas y tecnológicas del proyecto ELDI.

El proyecto ELDI desde un punto de vista científico representa un reto importante para la ULPGC. Este "Robot Mascota" y su entorno variable en el Museo, los problemas que se plantean en su aplicación, las soluciones técnicas y las aportaciones tecnológicas y científicas que se realizan para abordar cuestiones de índole operativa complejas, conforman un gran laboratorio para el grupo de Investigación GIAS, donde trasladar y transferir tecnología de alto nivel y realizar una investigación, pionera en Canarias, directamente relacionada con problemas reales.

ELDI como sistema Integrado de Inteligencia Artificial incluye tareas de Percepción, Razonamiento, Toma de Decisiones, Aprendizaje, Planificación y Control.

Básicamente, ELDI consta de dos partes que constituyen el sistema en sí . Por un lado se encuentra la electromecánica, que es la que permite dotar al sistema de “movilidad”, y por otro lado, el software y hardware de computación y control que le dotan de “autonomía”, es en este último ámbito, y en la integración de dispositivos para tal fin donde con más profusión se utilizan las técnicas de Inteligencia Artificial desarrolladas en el CeTSIA por el Grupo de Investigación GIAS.

El Museo es un gran laboratorio para el Grupo de Investigación donde transferir Tecnología pionera en Canarias

Una de las capacidades más valiosas de ELDI es la navegación, entendida como el conocimiento por parte del robot de cual es su posición en un instante dado, así como el conocimiento de como ir de un lugar a otro . La realización de esta doble función requiere de las capacidades sensoriales que para la mayoría de las aplicaciones y situaciones son capacidades sensoriales a distancia. Por ello en ELDI se han integrado una serie de dispositivos en una base móvil motorizada XR4000 de Nomadic Technologies, en la que se han dispuesto un equipo de sensores sonar e infrarrojos para facilitar las labores de navegación y prevención de colisiones y se instala un sistema de control inteligente, de desarrollo propio, que permite la incorporación de un par de cámaras de óptica motorizada instaladas sobre una cabeza robótica. Esta última le confiere la posibilidad de visión estereoscópica y la opción de utilizar las técnicas de Visión Activa desarrolladas por el grupo de Investigación GIAS. Estas técnicas facilitan la interacción con el público a la hora de localizar objetivos con la mirada y representan mecanismos cooperativos de apoyo a la navegación. El diseño del sistema de localización de ELDI se fundamenta en la redundancia de varios sistemas integrados dentro de un esquema de estrategias desarrollado en el CeTSIA. En este se ubica un sistema de localización por triangulación láser de altas prestaciones, que combinado con medidas odométricas, visuales y de registro de firmas ultrasónicas permite disponer de un sistema redundante que confiere robustez y fiabilidad al posicionamiento en las actividades a llevar a cabo en el Museo.

Una de las capacidades más valiosas de ELDI es la Navegación en entornos con personas

Al aumentar el grado de de autonomía de ELDI incrementa, las demandas de mecanismos de adquisición de información del entorno, es decir, las capacidades de percepción. Y esto no solo referido a la percepción de distancias u obstáculos, sino a la capacidad de detectar errores, identidad de objetos en el entorno, intenciones de otros agentes, etc. Este tipo de percepción requiere conocimiento.

El tipo de conocimiento y su representación por parte de ELDI es fuertemente dependiente de la percepción. El incremento de autonomía está relacionado con el incremento de conocimiento y la dotación de estructuras perceptuales avanzadas y potentes. En este aspecto es donde se han realizado importantes aportaciones científico-técnicas del proyecto.

Además se ha tenido en cuenta para ELDI que la planificación puede resultar afectada por la presencia de eventos inesperados, como son obstáculos que sorpresivamente aparecen en el camino planificado, o por la necesidad de efectuar otra tarea nueva de naturaleza urgente o prioritaria. En general, en el caso de presencia de obstáculos en la trayectoria, se utilizan o bien la estrategia de conmutación del plan de seguimiento de trayectoria actual hacia alguna maniobra para sortear los obstáculos y una vez evitado, continuar el plan hacia el objetivo, o por otro lado, la estrategia de definición de una trayectoria nueva para alcanzar el objetivo.

ELDI posee un modelo del entorno o mundo en el que se desenvuelve, así como conocimiento acerca de cómo deben realizarse la percepción y la interacción. En general, la interacción de ELDI con su entorno es uno de los aspectos más importantes en la investigación. Ello es debido a que, un criterio básico de seguridad implica considerar que en la interacción del sistema con las personas en su deambular por su entorno de trabajo al realizar las actividades que le son propias, existan sistemas y mecanismos que faciliten su comunicación con las personas y la posible manipulación de objetos.

Todo ello ha requerido por parte del GIAS del desarrollo de mecanismos de comunicación hombre-máquina, como la posibilidad de seguimiento de una o más formas móviles, que en general no son cuerpos rígidos, como es el caso de un cuerpo humano en movimiento, en un entorno cambiante y en un contexto de observador no fijo, con identificación de los objetivos, seguimiento de los mismos y fijación dinámica. El Museo de la Ciencia y Tecnología de Las Palmas de G.C. es un ejemplo paradigmático de un entorno de estas características. En definitiva, los sistemas de percepción artificial visual que se han implementado permiten establecer mecanismos sistemas inteligentes en la adquisición y análisis de datos visuales del entorno, para la toma de decisiones acerca de su interacción con dicho entorno.

Las distintas pautas de comportamiento que el "Robot Mascota" puede adoptar en su relación con el entorno están fuertemente influenciadas por conceptos derivados de la psicología y la etología. La arquitectura en la que se basa la interacción para ELDI está fundamentada en cinco subsistemas, el sistema de percepción, el sistema motor, el sistema de atención, el sistema de comportamiento y el sistema de motivación. El sistema de percepción conjuntamente con el sistema de atención extrae las propiedades más sobresalientes del mundo (localización de caras de personas, objetos de interés, ...), el sistema de motivación mantiene un estado interno en la forma de conductas y emociones mientras el sistema de comportamiento permite seleccionar una entre varios tipos de conductas. En esta tarea se incluyen las distintas pautas comportamentales a seguir en los istintos tipos de eventos relacionales del sistema con su medio, intentando en todo momento proporcionar una imagen lo más próximo posible a una conducta "humanizada".


Centro de Tecnología de los Sistemas y de la Inteligencia Artificial