inteligencia artificial - Universidad de Las Palmas de Gran Canaria

Trabajo Práctico de Curso
1999/2000
Facultad de Informática
Universidad de Las Palmas de Gran Canaria
INTELIGENCIA ARTIFICIAL
OBJETIVO DE LA ACTIVIDAD
Se pretende desarrollar una actividad práctica relacionada con la utilización de
procedimientos de búsqueda. Para ello se propone un problema en un escenario del Mundo de la
Aspiradora Autónoma, constituido por un mosaico con celdas.
DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA
En el mundo de la aspiradora que podemos suponer rectangular de dimensiones nxm y
constituido por celdas libres y ocupadas, se desenvuelve un robot aspiradora que puede efectuar
acciones de movimiento, una cada vez, desde la casilla actual a una de las 4-vecinas (Norte, Sur, Este
u Oeste) que no se encuentre ocupada. La aspiradora posee un vector de percepción de componentes
binarias constituido por:
 El estado de un sensor de proximidad (S N, SO, SS, SE) por cada una de las direcciones de
movimiento, que detecta si el vecino correspondiente está ocupado por algún obstáculo
(Si=1).
 Un fotosensor F que detecta si el espacio situado debajo de la aspiradora contiene suciedad
(F=1) o no (F=0).
 Un sensor infrarrojo I que detecta cuando ha alcanzado su posición de reposo (I=1).
Las casillas ocupadas pueden corresponder a obstáculos o a suciedad. La aspiradora tiene acceso a
un mapa topológico que contiene una descripción del entorno con los elementos que aparecen y su
posición, como los obstáculos o la suciedad. Se pretende:
a) Recorrer el contorno: Partiendo de la posición de reposo P (p.e. que corresponda a la posición de
recarga de baterías de la aspiradora), recorrer el contorno, aspirando suciedad si se encuentra y
no parando hasta alcanzar de nuevo la posición de reposo.
b) Limpiar una celda: Utilizando procedimiento de búsqueda, determinar la trayectoria desde una
celda actual S a una celda de llegada M donde se ha detectado que se encuentra suciedad que
debe ser aspirada.
c) Limpiar p celdas: Saliendo de una
posición
actual
S,
determinar
la
trayectoria a seguir para que el artefacto
se desplace pasando por cada uno de p
M
celdas Mi (i=1,…p) con suciedad que debe
ser aspirada
d) Limpiar y retornar: Determinar las
S
trayectorias
que
para
los
casos
anteriores concluyan, una vez aspirada la
P
suciedad, en la posición de reposo P,
situada en la celda de la esquina inferior
izquierda del tablero.
DESARROLLO DE LA ACTIVIDAD
Se pretende la implementación de procedimientos que resuelvan la situación anteriormente
expuesta con las consideraciones siguientes:
1) Analizar el problema y elegir el o los métodos de exploración a implementar, y una
representación que permita definir los elementos del problema de manera cómoda y
flexible, teniendo en cuenta que:
Trabajo Práctico de Curso
1999/2000
La representación del problema debe ser independiente de la codificación que se
realice del(os) método(s) escogido(s). Es decir, deberá ser posible que diferentes
métodos de exploración operen sobre una misma representación.
 Si se escoge un método de exploración que utilice una función heurística de coste
estimado, deberá ser posible invocar el método con diferentes funciones heurísticas.
Es importante que se justifique, al menos de manera intuitiva, la validez de las
heurísticas que se empleen. Se considerará importante pues, el análisis y la crítica
del funcionamiento de los métodos y del efecto de las mismas, así como las
modificaciones de trayectorias que genera su uso.
2) Realizar un programa en Lisp que recoja el escenario del problema, que actúe como
simulador de entorno e incluya el agente aspiradora y le permita disponer de la
funcionalidad descrita anteriormente, prestando atención a:
 Definir mosaicos de dimensiones variables nxm
 Definir de manera cómoda la posición de los obstáculos y de la suciedad,
aleatoriamente e interactivamente.
 Permitir que la salida S del robot pueda ubicarse en la posición de reposo P o en
cualquier otra. Idem con la posición de meta M.
 Permitir una visualización de la trayectoria determinada
3) Desarrollar un código funcional claro y bien documentado. Se valorarán los análisis y la
justificación de las decisiones de diseño. Se valorará lo completo de los experimentos
realizados y los análisis resultado de la fase empírica.

POSIBLES EXTENSIONES (opcionales)
Son muchas las extensiones y variaciones posibles a plantear. A modo de ejemplo, y sin intención
de excluir otras, exponemos las siguientes:
1) Respecto a los métodos de exploración escogidos y/o funciones de evaluación utilizadas, la
realización de aquellos análisis, estudios comparativos, analíticos o empíricos, que permitan
efectuar una crítica razonada del comportamiento de la aspiradora en ese caso.
2) Respecto a la interfaz, que sea lo más amigable posible y en el caso de uso de funciones de
evaluación, que sea posible analizar su evolución o resumen.
3) Respecto a variaciones sobre el problema:
 Suponer que algunos de los obstáculos puedan ser móviles y puedan interferir las
trayectorias. Para eso se supone que el tiempo está discretizado, y en cada cuanto de
tiempo habrá una percepción, una acción de movimiento/aspiración de la aspiradora y
otro del obstáculo móvil.
 Suponer que en el mismo espacio estén actuando más aspiradoras autónomas.
PRESENTACIÓN DEL TRABAJO PRÁCTICO
La memoria del trabajo y el software deberán ser entregada, como fecha límite, en el día
especificado por el profesor, que se comunicará oportunamente. A la entrega se concertará día y
hora para la sesión de defensa. En dicha sesión deberán estar presentes los miembros del grupo de
prácticas. La sesión consistirá en la presentación, exposición y defensa de la actividad práctica
desarrollada, con demostración incluida de la ejecución de los programas ante el profesorado, que
podrá interrogar acerca de la actividad desarrollada y de los resultados y conclusiones obtenidos.