IMPLEMENTACIÓN DE LOS COMPORTAMIENTOS...
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IMPLEMENTACIÓN DE LOS COMPORTAMIENTOS INDIVIDUALISTA, COOPERATIVO Y COMPETITIVO EN DOS ROBOTS MÓVILES TIPO LEGO PARA FÚTBOL ROBÓTICO. IMPLEMENTATION OF THE BEHAVIORS (INDIVIDUALISTIC, COOPERATIVE AND COMPETITIVE) IN TWO MOBILE ROBOTS KIND "LEGO" FOR ROBOTIC SOCCER. Sebastián F. Guerrero Daniel F. Gordillo Willson Infante Resumen: El proyecto realizado describe el proceso de la implementación de los algoritmos para determinar y asignar un comportamiento competitivo, un comportamiento cooperativo y un comportamiento individual en el rol de delanteros de un equipo de fútbol, para que anoten un gol como estrategia de juego según las condiciones iniciales planteadas, representados por medio de robots móviles, los cuales fueron desarrollados con el kit lego NXT 2.0, el objetivo es determinar el mejor comportamiento en una situación de anotar un gol, como una de las características básicas de fútbol robótico. Se desarrolló en un entorno controlado con el fin de limitar las variables y conseguir mejores resultados en cada uno de los comportamientos. Se logró contrastar los datos prácticos obtenidos para cada comportamiento y se determinó el comportamiento más adecuado para ser implementado en un equipo de fútbol robótico. : Estudiante Tecnología Electrónica. Lugar de trabajo: Universidad Francisco José de Caldas. Correo electrónico e-mail: [email protected] Estudiante Tecnología Electrónica. Lugar de trabajo: Universidad Francisco José de Caldas. Correo electrónico e-mail: [email protected] Ingeniero en Control Electrónico e Instrumentación Universidad Distrital Francisco José de Caldas, Magister en Electrónica y Computadores. Profesor Investigador Grupo de Investigación ROMA adscrito a la Facultad Tecnológica de la Universidad Distrital Francesco José de Caldas. Correo electrónico e-mail: [email protected]
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IMPLEMENTACIÓN DE LOS COMPORTAMIENTOS INDIVIDUALISTA, COOPERATIVO Y COMPETITIVO EN DOS ROBOTS MÓVILES TIPO LEGO
PARA FÚTBOL ROBÓTICO.
IMPLEMENTATION OF THE BEHAVIORS (INDIVIDUALISTIC, COOPERATIVE AND COMPETITIVE) IN TWO MOBILE ROBOTS KIND
"LEGO" FOR ROBOTIC SOCCER.
Sebastián F. Guerrero Daniel F. Gordillo Willson Infante
Resumen: El proyecto realizado describe el proceso de la implementación de los algoritmos
para determinar y asignar un comportamiento competitivo, un comportamiento cooperativo y
un comportamiento individual en el rol de delanteros de un equipo de fútbol, para que anoten
un gol como estrategia de juego según las condiciones iniciales planteadas, representados por
medio de robots móviles, los cuales fueron desarrollados con el kit lego NXT 2.0, el objetivo
es determinar el mejor comportamiento en una situación de anotar un gol, como una de las
características básicas de fútbol robótico. Se desarrolló en un entorno controlado con el fin de
limitar las variables y conseguir mejores resultados en cada uno de los comportamientos. Se
logró contrastar los datos prácticos obtenidos para cada comportamiento y se determinó el
comportamiento más adecuado para ser implementado en un equipo de fútbol robótico.
: Estudiante Tecnología Electrónica. Lugar de trabajo: Universidad Francisco José de Caldas. Correo electrónico e-mail: [email protected] Estudiante Tecnología Electrónica. Lugar de trabajo: Universidad Francisco José de Caldas. Correo electrónico e-mail: [email protected] Ingeniero en Control Electrónico e Instrumentación Universidad Distrital Francisco José de Caldas, Magister en Electrónica y Computadores. Profesor Investigador Grupo de Investigación ROMA adscrito a la Facultad Tecnológica de la Universidad Distrital Francesco José de Caldas. Correo electrónico e-mail: [email protected]
Palabras clave: Robótica, entorno controlado, comportamientos, fútbol robótico, estrategia de
juego.
Abstract: The project realized describe the process of Implementing the algorithms that
represent to behavior competitive, cooperative behavior and individualistic behavior in the role
of two strikers soccer, Represented by two mobile robots, Which Were developed With the lego
kit NXT 2.0, the objective is determine the best behavior in a situation to score a goal, as one
of the basic characteristics of robotic soccer. It was developed in a controlled environment in
order to limit the variables and achieve better results in each of the behaviors. It was possible
to compare the data for each behavior obtained for determinated the most suitable to be
Implemented in a robotic soccer team.
Key Words: Robotic, Controlled environment, Behavior, Robotic soccer, strategy of game.
1 INTRODUCCION
La robótica basada en comportamientos surge alrededor de los años 80 como necesidad de
buscar un comportamiento autónomo en un robot, es decir este no actúa bajo una orden
planificada, lo hace según el entorno en el cual se desempeña de manera autónoma [1]. La
robótica de comportamientos se ha convertido en un factor vital en el automatismo, debido a
que con los comportamientos se puede copiar el pensamiento humano y el robot o agente
toma una decisión autónoma pero siguiendo la base de un pensamiento, es por eso su
importancia y auge en la actualidad, por ende es de gran interés explorar estos terrenos de la
robótica, donde se une la robótica de comportamientos y la robótica autónoma para generar
algoritmos y al mismo tiempo robots móviles que faciliten al ser humano la realización de tareas
complejas.
La robótica basada en comportamientos es un sistema que pretende alcanzar un conjunto de
objetivos en un entorno dinámico y complicado en el que está ubicado, a través de la
percepción obtenida por sus sensores y de sus acciones ejecutadas gracias a sus actuadores;
la decisión de como relacionan su información sensorial con sus acciones motoras, de acuerdo
con los objetivos que se deben cumplir, recae sobre ellos mismos.[2].
Teniendo en cuenta lo anteriormente mencionado se puede introducir el tema de inteligencia
artificial debido a la autonomía en la toma de decisiones del robot, es decir el robot aprende
de su entorno y se desenvuelve en el dependiendo de su comportamiento programado, a
continuación unos de los aspectos claves de la robótica de comportamientos:
El robot es una entidad situada y rodeada por el mundo real. No opera con abstracciones
de la realidad, sino con la realidad misma.
El robot tiene una presencia física (un cuerpo). Esta relación espacial tiene
consecuencias en sus interacciones dinámicas con el mundo que no pueden ser
simuladas fielmente.
La inteligencia surge de la interacción del robot con su entorno. No es una propiedad
del robot o del entorno por separado, sino más bien el resultado de la interacción entre
ambos [2].
De acuerdo con los aspectos claves en la robótica de comportamientos se debe contar con un
“mundo real” y el robot debe tener una interacción física para lo cual se escogió un entorno de
fútbol robótico debido a la complejidad de interacción social que este implica.
Por ultimo para obtener los comportamientos homólogos a como se comportaría un jugador de
fútbol se construye un robot teniendo en cuenta las variables claves que son posición en el
entorno y visión de la pelota lo cual se logra por medio de diferentes sensores que captan la
señal de estas variables.
Un comportamiento robótico se basa en generar una respuesta motora a partir de un
determinado estímulo perceptual[3], debido a que el entorno escogido es “fútbol robótico” se
deciden trabajar los comportamiento individualista, cooperativo y competitivo que estos son los
que se suelen ver en ejecución en un partido de fútbol.
Este artículo se divide primero en una descripción de lo que son los comportamientos
(cooperativo, competitivo, individualista), en segunda instancia se muestra el desarrollo de los
robots móviles y del entorno, por último se describirá el desarrollo de los algoritmos para
alcanzar los comportamientos mencionados y el análisis de los resultados obtenidos a partir
de las condiciones iniciales de juego.
2 COMPORTAMIENTOS.
2.1 Comportamientos de base: Los comportamientos de base son aquellos comportamientos
básicos necesarios para generar cualquier otro comportamiento y que constituyen el conjunto
mínimo para alcanzar sus objetivos. El proceso de elección de un conjunto de
comportamientos básicos de un dominio determinado queda doblemente determinado en tanto
por el repertorio de comportamientos del robot como por la dinámica que se esté trabajando
según su entorno. En el dominio espacial se han definido una serie de comportamientos de
base destinados a cubrir una variedad de interacciones y tareas en un sistema robótico basado
en comportamientos.
Circulación segura: La habilidad de un grupo de robots para moverse por un entorno
evitando las colisiones con otros robots y objetos.
Seguimiento: La habilidad de un grupo de robots para moverse manteniendo una
formación muy simple.
Dispersión: La habilidad de un grupo de robots para dispersarse manteniendo una
mínima distancia entre ellos.
Agregación: La habilidad de un grupo de robots para agruparse manteniendo una
máxima distancia entre ellos.
Localización: La habilidad de encontrar una región determinada.
Lo anteriormente consignado entonces expresa que para la simulación de un comportamiento
el que sea, se deben de tener en cuenta uno o algunos de los denominados comportamientos
base anteriormente nombrados.[2]
En la robótica basada en comportamientos se pueden simular múltiples comportamientos en
especial todo relacionado con la realización de tareas o el logro de objetivos[4], y para realizar
esto es usado comúnmente el comportamiento cooperativo el cual puede ser altamente
contrastado con los comportamientos individualista y competitivo, y los tres se definen de la
siguiente manera:
Comportamiento cooperativo: Los individuos (robots) se ayudan mutuamente para
que todos tengan éxito en alcanzar un objetivo [2].
Comportamiento Individualista: Los individuos trabajan por ellos mismos para
conseguir objetivos que no están relacionados con los del resto sus compañeros [2].
Comportamiento competitivo: Los individuos trabajan unos contra otros para
conseguir un objetivo determinado [2].
3 DESARROLLO DEL PROYECTO
El proyecto se ha desarrollado en base al diagrama de bloques de la figura 1 el cual indica los
pasos secuenciales del desarrollo del proyecto.
Figura 1. Diagrama de Bloques (Desarrollo del Proyecto).
Fuente elaboración propia
3.1 Composición de los robots móviles.
La construcción de las plataformas móviles se realizó con los accesorios del kit lego NXT 2.0,
tomando como base dar un enfoque bioinspirado en un delantero de fútbol, como
características a resaltar se añade una mecanismo de rebote con el fin de que los robots
puedan rechazar o “patear” el balón hacia la cancha, los robots presentan una locomoción
diferencial con una distancia en ruedas motrices de 18.0 cm, el diámetro de las mismas es de
5.5 cm, las medidas de las plataformas robóticas corresponden a 21.5 cm de ancho , 28.0 cm
largo y 15.0 cm de altura, constituidas por sensores y actuadores(Ver Figura 2).
Figura 2. Dimensiones de los robots
construidos a) vista lateral. (Fuente de
elaboración propia).
b) vista superior
3.2 Percepción:
El grupo de sensores con los que cuentan las plataformas son dos infrarrojos y uno de color.
(Ver figura 3).
Figura 3. Ubicación de los sensores en las plataformas robóticas. Vista frontal.
(Fuente de elaboración propia).
3.2.1. sensor irseeker v2 (sensor infrarojos) .
Dentro de la composición de las plataformas se encuentran dos sensores NXT IRSeeker
V2 (versión 2) que es un detector infrarrojo de múltiples elementos que detecta las señales
infrarrojas, este sensor tiene dos modos de operación.
Modulación (AC): El sensor detectará las señales de IR moduladas, tales como los
mandos a distancia IR. En el modo de modulación del sensor filtrará la mayoría de las
otras señales IR para disminuir la interferencia de las luces y el sol, por ejemplo. El
sensor está sintonizado para cuadrar las señales de ondas en 1200Hz.
Sin modular (DC): El sensor detecta las señales infrarrojas sin modular.
Como se puede observar en la figura 3 se ubicó un sensor en la parte baja de los robots a 0.5
cm del suelo, que tiene como función detectar la intensidad de señal de la pelota y el segundo
se encuentra ubicado a 13 cm del suelo, con el objetivo de suministrar valores de dirección tal
y como se muestra en la figura 4.
Figura 4. Respuesta del sensor infrarrojo en modo de dirección (Fuente: Tomado en
línea www.hitechnic.com).
3.2.2. Sensor de color.
El sensor de color V2 de Hitechnic utiliza un solo LED de color blanco que ilumina la superficie
del objeto, se analiza el componente de color de la luz que se refleja de la superficie y se
calcula el número correspondiente. El sensor obtiene 100 valores por segundo y da como
respuesta un número entre 0 y 17 tal y como lo muestra la Figura 5. [6].
Figura 5. Valores dependiendo el color
(Fuente: Tomado en línea www.hitechnic.com).
En la construcción de las plataformas robóticas, cada una usa un sensor de color que está
ubicado en uno de los lados inferiores de las plataformas, con el objetivo poder identificar la
zona verde, roja o azul y así poder localizarse en el entorno controlado.
3.3 Actuadores:
Se colocaron dos servo motores del kit lego NXT 2.0 que se añaden a la estructura y dotan de
movilidad a los robots, y de esta manera los robots seran capaz de desplazarse por el entorno
controlado. (Ver Figura 6).
Figura 6 Ubicación de los actuadores (Motores) en las plataformas robóticas. Vista
trasera. (Fuente de elaboración propia).
Estos motores contienen un sensor de rotación, mide las rotaciones del motor en grados o
rotaciones completas (con una exactitud de +/- un grado), dicho sensor de rotación también
permite distintas velocidades al motor, cambiando el parámetro de potencias (power), también
nos permite girar el motor en determinados grados; en la figura 7 se muestra una tabla que
indica las características mecánicas y eléctricas de los motores usados en las plataformas
robóticas.
Figura 7. Especificaciones mecánicas y eléctricas de los motores.
(Fuente: Tomado en línea www.hitechnic.com).
La implementación de los motores en los robots se realizó de tal forma que el robot tenga una
locomoción diferencial, el mecanismo diferencial fue elegido por que tiene tres grandes
ventajas; pues el sistema es mucho más económico, es fácil su implementación y su diseño
es muy simple; la locomoción diferencial contiene unos parámetros donde el robot rueda
alrededor de un punto que se encuentra en el eje común de las dos ruedas de tracción. La
trayectoria de los robots está determinada por las velocidades relativas de cada rueda [7].
4 ENTORNO CONTROLADO
La construcción del entrono controlado del proyecto, fue basado en una competencia y evento
internacional que se llama lego soccer[8], el cual consiste en un partido de fútbol donde
interactúan dos robots tipo LEGO por equipo, sabiendo algunas condiciones de esta , se decide
tomar la mitad de la cancha o área de juego, teniendo como medidas correspondientes 120cm
de ancho por 110cm de largo, además de tener paredes que encierran el entorno a sus
alrededores de 5cm de altura (ver Figura 8), estas dimensiones también son de preferencia
porque concuerdan con las lecturas que pueden garantizar que el sensor de infrarrojos del kit
lego NXT 2.0 detecten la pelota infrarroja con los límites máximos de alcance en su línea de
vista.
Como segundo paso a la elaboración del entorno se hizo una separación de áreas de juego,
dividiendo la cancha en tres grandes zonas que son: zona izquierda (Azul), zona centro (Roja)
y zona derecha (Verde). Cada zona cuenta con una medida de 40 cm ancho por 110cm de
largo; después de haber seleccionado estas condiciones se procede con una tercera cualidad
y es poder diferenciar estas zonas o áreas marcadas, pintándolas con los colores primarios
que son RGB, cuyas siglas en ingles corresponden a red, green, blue, debido a que el sensor
de color del kit lego NXT 2.0 genera unos datos de análisis a estos colores primarios que
facilitan con las sentencias propuestas en los algoritmos de programación, generando en el
robot un respuesta rápida y acertada al estar en una zona diferente a la habitual , siendo así
un ambiente controlado con las características indicadas para que el robot de forma autónoma
realice el objetivo que es a hacer gol.
Figura 8. Dimensiones del entorno controlado. ( Fuente de elaboración propia )
La ultima particularidad del entorno controlado fue que los robots pudieran identificar la pelota
“balón” que es uno de los elementos más importantes del fútbol, para ello se usó una pelota
infrarroja que también es usada en la competencia lego soccer, esta pelota está constituida
uniformemente por 20 leds infrarrojos y dos leds que indican si la pelota está encendida o no,
el sistema de alimentación de esta es por medio de 5 baterías AAA (Figura 9), el balón es
captado perfectamente por los dos sensores IRSeeker del kit lego NXT 2.0 usados en las
plataformas robóticas.
Figura 9. Pelota con leds infrarrojos. (Fuente de elaboración propia).
5 DETERMINACIÓN DE ALGORITMOS (ESTRATEGIA OFENSIVA)
El software usado para el desarrollo de los algoritmos es “labview”, con una extensión para
programar el ladrillo de la plataforma NXT 2.0, Se usó este software debido a su gran cobertura
y facilidad en cuanto a la programación de las plataformas lego.
La realización de los algoritmos se enfocaron en representar una estrategia ofensiva aplicado
a un comportamiento cooperativo, un comportamiento competitivo y un comportamiento
individualista, en fútbol robótico.
5.1 Comportamiento Individual
Para dar inicio a la simulación de este comportamiento se tomó como apoyó la definición del
comportamiento individual “Los individuos trabajan por ellos mismos para conseguir objetivos
que no están relacionados con los del resto de sus compañeros”[2], teniendo esto en cuenta
se proponen condiciones iniciales, la primera es que cada robot debe estar localizado en las
esquinas inferiores de la cancha (zona verde, zona azul),con el fin de que cada robot reacciona
si y solo si el balón está en su zona de operación, y delante de él, es por esto que para este
comportamiento se desprecia la zona roja (Ver figura 10), esta condición inicial nos da un
acercamiento de poder simular el comportamiento real de un delantero izquierdo y uno
delantero derecho de fútbol, como segunda condición inicial el balón debe estar en completo
reposo en cada uno de los puntos indicados (ver figura 10) para cada prueba.
La evaluación de este comportamiento se realizó evaluando tres únicos puntos por zona, con
el fin de apreciar que tan efectivas son las plataformas robóticas comportándose de manera
individual, estos tres únicos puntos están ubicados como lo muestra la figura 10.
Figura 10: Condiciones iniciales del comportamiento individual. (Fuente de
elaboración propia).
la verificación de este comportamiento se realizó con la captación de 2 variables; la primera es
el número de goles que hace y la segunda es el tiempo que este tarda en ejecutar la acción,
esta última variable se iniciaría cuando el robot se apodera del balón hasta cuando el balón
entra a la cancha o sale de la zona de juego; y poder así determinar qué tan optimo es el
comportamiento individual en un delantero de fútbol robótico, para dar respuesta a ello se
tomaron 60 datos , 30 por la zona verde (10 en cada punto) y 30 por zona azul (10 en cada
punto).
5.2 Comportamiento competitivo.
Para dar inicio a la simulación de este comportamiento se tomó como apoyó la definición
del comportamiento competitivo “Los individuos trabajan unos contra otros para conseguir un
objetivo determinado”[2], para la realización del algoritmo que describe dicho comportamiento
se proponen tres condiciones iniciales ,la primera es que cada robot debe estar localizado en
las esquinas inferiores de la cancha (zona verde, zona azul), como segunda condición inicial
el balón debe estar en completo reposo en cada uno de los puntos indicados (ver figura 11)
para cada prueba..
La verificación de este comportamiento se realizó evaluando nueve únicos puntos, 3 por zona
con el fin de apreciar que tan efectivas son las plataformas robóticas comportándose de
manera competitiva, estos nueve únicos puntos están ubicados como lo muestra la figura 11.
.
Figura 11: Condiciones iniciales del comportamiento competitivo. (Fuente de
elaboración propia)
la evaluación de este comportamiento se realizó con la captación de 2 variables, número de
goles que hace y el tiempo que este tarda en ejecutar la acción, esta última variable se iniciaría
cuando el robot se apodera del balón hasta cuando el balón entra a la cancha o sale de la zona
de juego; y poder así determinar qué tan optimo es el comportamiento competitivo en un
delantero de fútbol robótico, para dar respuesta a ello se tomaron 90 datos, 30 por la zona
verde,30 por zona azul y 30 zona roja.
5.3 Comportamiento cooperativo.
Para dar inicio a la simulación de este comportamiento se tomó como apoyó la definición
del comportamiento cooperativo “Los individuos (robots) se ayudan mutuamente para que
todos tengan éxito en alcanzar un objetivo”[2], para la iniciación del algoritmo que describe
dicho comportamiento se proponen tres condiciones iniciales, la primera es que cada robot
debe estar localizado en las esquinas inferiores de la cancha (zona verde, zona azul), con el
fin de que cada robot opera si y solo si el balón esta delante de él y en su zona, se deprecian
los puntos de la zona roja debido a que el objetivo del algoritmo es hacer un pase gol (centre)
el cual es realizado de manera óptima desde las esquinas (zona verde, zona azul) (Ver figura
12), como segunda condición inicial el balón debe estar en completo reposo.
La verificación de este comportamiento se realizó evaluando tres únicos puntos por zona con
el fin de apreciar que tan efectivas son las plataformas robóticas comportándose de manera
cooperativa, estos tres únicos puntos por zona están ubicados como lo muestra la figura 12 y
siendo esta una tercera y última condición inicial.
Figura 12: Condiciones iniciales del comportamiento cooperativo. (Fuente de
elaboración propia)
La evaluación de este comportamiento se centró en capturar dos variables a evaluar, número
de goles que hace y el tiempo que este tarda en ejecutar la acción, esta última variable se
iniciaría cuando el robot que hará el pase gol se apodera del balón, hasta cuando el balón
entra a la cancha o sale de la zona de juego; y poder así determinar qué tan optimo es el
comportamiento cooperativo en un delantero de fútbol robótico, para dar respuesta a ello se
tomaron 60 datos , 30 por la zona verde y 30 por zona azul.
6 RESULTADOS
Figura 13: Robots en ejecución. (Fuente de elaboración propia)
Al realizar las respectivas pruebas de los tres comportamientos se obtuvieron los siguientes
resultados cada uno condensado en tablas y gráficas.
Debido a que se hicieron 10 pruebas por cada punto (Ver anexo) el tiempo se tomó como el
promedio aritmético de las 10 pruebas realizadas, a continuación se muestran las tablas de los
datos obtenidos para cada comportamiento en cada punto (Ver tabla 1);
Tabla 1. Valores de tiempo y aciertos correspondientes a cada punto y comportamiento
De acuerdo con los datos obtenidos se procedió a realizar dos tipos de comparaciones, la
primera dividiendo el campo según los puntos tomados (ver figura 14), y la segunda dividiendo
el campo por sus respectivas zonas (colores) (ver figura 15)
Punto Tiempo # Aciertos
1 3,358 6
2 1,685 6
3 1,348 10
4 2,127 8
5 1,441 8
6 0,573 10
7 4,505 3
8 2,57 8
9 1,529 9
1 3,155 8
2 2,283 7
3 2,121 10
7 3,101 7
8 2,338 8
9 2,445 9
1 2,663 6
2 1,652 8
3 0,772 10
7 2,985 4
8 1,74 7
9 0,918 10Individual
Cooperativo
Individual
Individual
Individual
Individual
Individual
Competitivo
Cooperativo
Cooperativo
Cooperativo
Cooperativo
Cooperativo
Comportamiento
Competitivo
Competitivo
Competitivo
Competitivo
Competitivo
Competitivo
Competitivo
Competitivo
Figura 14: Zonas de comparación. (Fuente de elaboración propia)
Figura 15: Zonas de comparación. (Fuente de elaboración propia)
De acuerdo con los datos tomados se generaron las respectivas tablas (ver anexos) de las
cuales se obtuvieron las siguientes graficas en las cuales se puede comparar los resultados
obtenidos.
Figura 16: Comparación zona 1. (Fuente de elaboración propia).
En la figura 16 se condensan los datos obtenidos de la implementación de cada algoritmo
(competitivo, cooperativo e individual) en los puntos (1, 4, 7), de acuerdo con la gráfica se pudo
determinar que para el punto 1 el comportamiento mediante el cual se anotaron más goles fue
el cooperativo (8 goles de 10 posibles) pero al mismo tiempo este fue el más lento, el
3,358
2,127
4,505
3,12 3,01 2,663 2,985
6
8
3
87
6
4
0
2
4
6
8
10
Competitivo(1)
Competitivo(4)
Competitivo(7)
Cooperativo(1)
Cooperativo(7)
Individual(1)
Individual(7)
Comparación zona 1 (puntos 1,4,7)
Tiempo (s) Aciertos
comportamiento más rápido fue el individual y este tubo (6 goles de 10 posibles), en el punto
4 solo se obtuvieron los datos del comportamiento competitivo debido a que en esta zona solo
se evalúa este por las condiciones iniciales dadas (8 goles y 2,127 segundos en la ejecución
del algoritmo), debido a que en esta zona solo es posible evaluar el comportamiento
competitivo de acuerdo con las condiciones iniciales expuestas, en el punto 7 el
comportamiento mediante el cual se anotaron más goles fue el cooperativo (7 goles de 10
posibles), y el comportamiento más rápido fue el individual pero con 4 goles de 10 posibles. Lo
cual nos deja evidenciado que el mejor comportamiento para esta zona es el cooperativo
debido a que es el que más goles obtuvo, aun así siendo este el más lento, esto dicho ya que
el más rápido fue el individual pero con una cantidad de goles muy baja, el comportamiento
competitivo en el punto 4 fue el mejor en tiempo con respecto a todos los otros puntos pero en
los otros puntos (1,7) no fue tan eficaz, este resultado dado por la ubicación de los punto con
respecto a la cancha.
Figura 17: Comparación zona 2. (Fuente de elaboración propia).
En la figura 17 se condensan los datos obtenidos de la implementación de cada algoritmo
(competitivo, cooperativo e individual) en los puntos (2, 5, 8), de acuerdo con la gráfica se pudo
1,685 1,441
2,57 2,283 2,3381,652 1,74
6
8 8
7
8 8
7
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Competitivo(2)
Competitivo(5)
Competitivo(8)
Cooperativo(2)
Cooperativo(8)
Individual (2)Individual (8)
Comparación Zona 2 (puntos 2,5,8)
Tiempo (s) Aciertos
determinar que para el punto 2 el comportamiento mediante el cual se anotaron más goles fue
el individual (8 goles de 10 posibles) y como particularidad este es de los más rápidos junto
con el comportamiento competitivo y este tubo (6 goles de 10 posibles), en el punto 5 solo se
obtuvieron los datos del comportamiento competitivo (8 goles y 1,441) segundos en la
ejecución del algoritmo), debido a que en esta zona solo es posible evaluar el comportamiento
competitivo de acuerdo con las condiciones iniciales expuestas, en el punto 8 los
comportamientos mediante los cuales se anotaron más goles fueron el cooperativo y el
competitivo (8 goles de 10 posibles) pero el más rápido de estos dos fue el cooperativo con
2,338 segundos.
En esta prueba queda evidenciado que los mejores comportamientos son individual y el
competitivo con respecto a tiempo, pero aun así en cuanto a goles no se puede despreciar el
cooperativo ya que en el punto 8 este fue uno de los cuales más goles anoto, lo cual nos
evidencia que esta zona es receptiva a todos los comportamientos.
Figura 18: Comparación zona 3 . (Fuente de elaboración propia).
1,3480,573
1,5292,121 2,445
0,772 0,918
10 109
109
10 10
0
2
4
6
8
10
12
Competitivo(3)
Competitivo(6)
Competitivo(9)
Cooperativo(3)
Cooperativo(9)
Individual(3)
Individual(9)
Comparación Zona 3 (Puntos 3,6,9)
Tiempo (s) Aciertos
En la figura 18 se condensan los datos obtenidos de la implementación de cada algoritmo
(competitivo, cooperativo e individual) en los puntos (3, 6, 9), de acuerdo con la gráfica se pudo
notar una particularidad en todos los puntos y para todos los comportamientos ya que en todos
la cantidad de goles no es menor a 9 lo cual es casi perfecto, esto evidencia que esta zona al
igual que la zona 2 es receptiva a todos los comportamientos, en cuanto a tiempos de ejecución
de algoritmos el comportamiento más rápido fue el individual, esto debido a que no debe haber
una comunicación con el otro robot como sucede con el comportamiento competitivo y con el
comportamiento cooperativo lo cual hace que el algoritmo sea más rápido.
A continuación se presentan los resultados correspondientes al segundo tipo de comparación
(ver figura 15).
Tabla 2. Valores de tiempo y aciertos correspondientes a cada zona según el comportamiento
Tabla 3. Valores de tiempo y aciertos correspondientes a cada zona según el comportamiento
La tabla 2 presenta los datos correspondientes a los resultados de las pruebas en la zona azul,
los datos se obtuvieron sumando los tiempos y los goles obtenidos en cada punto
Comportamiento Zona Tiempo Aciertos/30
Competitivo Azul 8,604 20
Cooperativo Azul 7,884 24
Azul 5,643 21Individual
Comportamiento Zona Tiempo Aciertos/30
Competitivo Verde 6,391 22
Verde 7,449 25
Verde 5,087 24
Cooperativo
Individual
correspondiente a la zona azul, y la tabla 3 presenta los datos homólogos a la tabla 2 pero en
la zona verde.
Figura 19: Comparación zona azul. (Fuente de elaboración propia).
En la figura 19 se muestran los datos comparativos entre los tres comportamientos, esta grafica
es basada en la tabla 2, de acuerdo con la gráfica se hace notorio que el comportamiento
mediante el cual más se hacen goles es el cooperativo (24 de 30), el comportamiento más
rápido es el individual con una diferencia de 2,2 segundos con respecto al cooperativo, en este
comportamiento se hicieron 21 goles es decir una diferencia de 3 goles con respecto al
comportamiento cooperativo, el peor tiempo y la cantidad más baja de goles la dio el
comportamiento competitivo.
8,604 7,8845,643
20
24
21
0
5
10
15
20
25
30
Competitivo Cooperativo Individual
Comparación zona azul
Tiempo (s) Aciertos
Figura 20: Comparación zona verde. (Fuente de elaboración propia).
En la figura 20 se muestran los datos comparativos entre los tres comportamientos, esta grafica
es basada en la tabla 3, de acuerdo con la gráfica en este caso al igual que en el caso anterior
el comportamiento con más cantidad de goles es el cooperativo, seguido del comportamiento
individual con una diferencia de un gol, pero con el tiempo más rápido de ejecución del
algoritmo, y por ultimo al igual que en la figura 19 el comportamiento competitivo es el más
lento y el que obtuvo menor cantidad de goles. Por otro lado de acuerdo con los datos
obtenidos entre la figura 19 y la figura 20, se pudo evidenciar que los datos tienen mínimas
diferencias, lo cual comprueba que las condiciones del robot 1 eran las mismas que las del
robot 2.
6,3917,449
5,087
22
25 24
0
5
10
15
20
25
30
Competitivo Cooperativo Individual
Comparación zona verde
Teimpo (s) Aciertos
7 CONCLUSIONES
Se realizó la composición de dos plataformas móviles las cuales cuentan con las
características y sentidos básicos homólogos a las de un jugador de fútbol, entre las
cuales se destacan; en primer lugar tener la ubicación espacial en el campo de juego,
lo cual se logró con un sensor de color que permite al robot saber en qué zona de la
cancha esta, en segundo lugar tener la ubicación de la pelota, lo cual se logró con la
implementación de los dos sensores IRSeeker, en tercer lugar se implementó un
sistema de rechazo de la pelota mediante bandas elásticas lo cual simula la pierna del
jugador, se estableció este sistema estático debido a que un mecanismo móvil como un
motor y un acople en el momento de encontrarse cerca los robots puede ocasionar un
accidente entre estos.
Se determinaron tres algoritmos (Ver anexos), uno para cada comportamiento en primer
lugar se tiene el comportamiento individual, el cual tiene su fundamento en que los
robots únicamente reaccionan o buscan el balón para posteriormente hacer el gol si
este se encuentra en su zona, si el balón se encuentra en la zona roja los robots no
reaccionaran ya que este no estará en su zona, en segundo lugar se tiene el
comportamiento competitivo, en este algoritmo los robots salen a buscar el balón sin
importar la zona, simulando una carrera o una competición por el balón, posterior a que
alguno de los dos la tenga cerca (el más rápido) avisara al otro que ya tiene el balón y
de este modo evitando un choque entre ellos, en tercer lugar se tiene el comportamiento
cooperativo, en el cual se determinó que el objetivo de la cooperación era realizar un
“pase gol”.
Al analizar los resultados obtenidos a partir de las pruebas realizadas se concluye que
el comportamiento más adecuado para implementar en dos delanteros de fútbol robótico
es el cooperativo, debido a que con este fue que se realizaron más goles en todas las
pruebas, a pesar de no ser el más rápido si es el más adecuado ya que la realización
del pase gol hace que la posición del balón se corrija y quede está en línea recta hacia
el arco, lo cual hace que aumenten notoriamente las posibilidades de realizar el gol.
De acuerdo con las pruebas realizadas se pudo evidenciar que el algoritmo mas rápido
es el individual, pero con el limitante de que con este comportamiento se realizaron
menos goles a comparación del cooperativo, esto deja en evidencia un gran limitante
del proyecto y es que los robots no tienen un sistema de ubicación del arco, por lo cual
en el momento de encontrar el balón no hay forma de realizar una acomodación optima
entre el balón y el arco.
Como proyecto futuro para la continuación de la investigación se propone el diseño de
un sistema de ubicación del arco, es decir la implementación de un sensor que logre
ubicar la dirección de la cancha en el momento en que el delantero valla a patear al
arco, lo cual haría que en todos los casos en especial cuando el balón se encuentra en
las zonas verde o azul, sea más probable hacer el gol y de este modo obteniendo
resultados más a fondo.
A partir del desarrollo de los tres comportamientos implementados en entorno de fútbol
robótico, se pudo observar que a pesar de que el comportamiento cooperativo fue el
más adecuado, cada uno de estos tuvo una buena respuesta en determinado momento,
ya sea en tiempo o en aciertos, lo cual indica que la robótica de comportamientos
aplicada al fútbol robótico resulta de gran ayuda para implementar como estrategia de
juego.
Agradecimientos:
Este proyecto como personas de primer impacto en el proyecto se encuentra la dedicación y
esfuerzo por parte de los integrantes Daniel Felipe Gordillo González y Sebastián Felipe
Guerrero Silva y el ING Wilson Infante Moreno, de igual modo gran agradecimiento al grupo
de investigación ROMA por haber facilitado las herramientas necesarias para el desarrollo del
proyecto, pero no hubiese sido posible su finalización sin la cooperación desinteresada de
todas y cada una de las personas que aportaron en el desarrollo del proyecto, damos gracias
a las personas que han sido nuestro soporte y compañía durante todo el periodo de estudio.
Referencias.
[1] D. Gutierrez, J. Ocampo, and E. Valdes, “INVESTIGACIÓN EN FÚTBOL ROBÓTICO SOBRE PLATAFORMA LEGO MINDSTORM,” UNIVERSIDAD MINUTO DE DIOS, 2013.
[2] S. B. Sánchez, Desarrollo de robots basados en el comportamiento. 2004.
[3] K. Ramirez B, “Sistemas basados en conocimientos.”
[4] L. R. Amorocho and A. R. Castro., “Diseño e implementación de un robot móvil basado en comportamientos,” BOGOTA , COLOMBIA.
[5] T. N. X. T. Irseeker, H. Irball, T. Irseeker, H. Irball, T. Irseeker, and T. Irseeker, “HiTechnic NXT IRSeeker V2 Sensor for LEGO Mindstorms NXT,” vol. 2, no. Version 2, pp. 1–5.
[6] P. A. Lora Thola, “Estudio e implementación de un controlador para un robot tipo segway y de los algoritmos que lo capacitan para el seguimmineto de trayectorias desconocidas.,” 2015.
[7] A. y robotica indistrial 5 Ing, “Sistemas de Locomoción de robots móviles.” .
[8] O. Lünnemann and Angelika Willers, “FIRA – Association of Robot-Soccer Players,” 2005.
