Robótica seminário-ppt
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Douglas T. Calegari e José Agripino Duarte
Análise de Sistemas UFMS 2010
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Robótica
Definições
História
Tipos de Robôs
Questões Éticas
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Robótica
Ramo da tecnologia que estuda o
“design, construção e uso de máquinas (robôs) para executar tarefas tradicionalmente feitas
por seres humanos”
Encyclopædia Britannica Online
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Robô
“Máquina formada por um mecanismo, incluindo diversos graus de liberdade, na
maioria das vezes tendo a aparência de um ou diversos braços terminando num pulso capaz de segurar ferramentas, peças ou
dispositivos.”
ISO 9283(1998)
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Robô
Uma máquina que lembra o ser humano e executa vários atos comple-
xos de um ser humanoDicionário Webster
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ISO 9283
É o padrão usado atualmente pela indústria.
Visa facilitar o entendimento entre usuários e fabricantes.
Define características de funcionamento de um robô.
Recomenda como realizar 14 testes para verificar se o robô obedece a especificação.
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Autômato
Máquina, aparelho ou dispositivo que executa certos trabalhos ou funções,
comumente efetuados por uma pessoa.
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Robótica x Automação
Automação é a tecnologia que se
preocupa com o uso de sistemas
mecânicos/elétricos/computacionais
para controlar um processo de produção
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História
350 a.C: O matemático grego Arquitas cria “O Pombo”, pássaro de madeira movido a vapor
Século XVIII: Jacques de Vancanson cria o andróide flautista e “O Pato”, pato mecânico que come e defeca, entre outros organismos mecânicos
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História
Século XX: O termo “robô” (robota) surge pela primeira vez em 1921 na peça teatral Russum'sUniversal Robots, de Karel Capek
O termo se popularizou pelo escritor IssacAsimov (foto) na obra de ficção “I, Robot” (Eu,Robô) de 1950.
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Três Gerações da Robótica
Primeira Geração
Robôs Manipuladores
Segunda Geração
Robôs Perceptivos
Terceira Geração
Robôs Adaptativos e Inteligentes (IA)
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Primeira Geração
Joseph Engelberger cria em 1960 o Unimate(foto) e inaugura a robótica industrial.
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Segunda Geração
Hilare – 1977
O Hilare era capaz de andar em ambientes com obstáculos parcialmente conhecidos.
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Terceira Geração
AIBO, o cão robô criado em 1999 pela Sony, que não só interage com o dono como também “amadurece” com ele.
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Quanto as Características Físicas
Robôs Manipuladores
Robôs Móveis (com ou sem rodas)
Bípedes
Quadrúpedes
Hexápodes
Humanóides
Bípedes com cabeça, tronco e membros
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Quanto a Aplicação
Industrial
Pesquisa
Militar
Segurança
Hobby ou Entretenimento
Doméstico e pessoal.
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Manipuladores
Geralmente fixados em uma base com um braço atuador
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Manipuladores
Componentes Básicos
Manipulador
Atuador
Controle
Fornecimento de Energia
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Manipuladores
Controle
Possui 3 tipos:
Não servo
○ Não possui sensores. É mais simples
Servo
○ Possui sensores nas juntas e atuadores
Servo com controle de caminho
○ Armazena milhares de pontos na trajetória
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Robôs Móveis
Robôs móveis são capazes de locomover-se no ambiente em que
estão inseridos.
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Robôs Móveis
Um robô móvel pode ser decomposto em:
Um mecanismo para fazer o robô locomover-se.
Um ou mais computadores para controlar o robô.
Sensores com os quais o robô obtém informação do ambiente.
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Robôs Móveis
Autonomia é a habilidade de tomar suas
próprias decisões e agir.
Pode ser:
Completa
Parcial
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Robôs Móveis
Robôs Autônomos
Três perguntas básicas em robótica móvel:
Onde estou?
Onde eu estou indo?
Como eu chego lá?
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Robôs Móveis
Onde estou?
Localização consiste em determinar a posição do robô no ambiente, utilizando informações adquiridas pelos sensores
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Robôs Móveis
Onde eu estou indo?
Significa conhecer sua posição objetivo.
A posição objetivo depende da tarefa a ser executada.
A tarefa é informada por um ser humano ou inferida pelo robô, dependendo de sua autonomia.
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Robôs Móveis
Como eu chego lá?
O robô precisa planejar sua trajetória, determinando um caminho no ambiente entre a posição inicial e a posição final, evitando obstáculos.
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Robôs Móveis
Para responder as 3 perguntas o robô deve
Ter um modelo do ambiente (fornecido ou construído autonomamente).
Perceber e analisar o ambiente.
Encontrar sua posição no ambiente.
Planejar e executar seus movimentos.
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Robôs Móveis
Exemplos
Sojourner: primeiro robô em Marte
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Robôs Móveis
ASIMO - Anda sobre superfícies irregulares, reconhece pessoas, abre portas e responde a comandos de voz
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Robôs Móveis
Inteligência Artificial
Foco no conhecimento, modelos internos, e raciocínio/planejamento.
1980s robótica desenvolveu técnicas mais apropriadas => controle comportamental e híbrido.
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Robôs Móveis
Arquitetura baseada em modelo
Inteligência artificial clássica.
Modelagem completa.
Baseado em função.
Decomposição horizontal.
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Robôs Móveis
Arquitetura baseada em modelo
Percepção
Localização/Mapeamento
Cognição/Planejamento
Controle de movimento
Sensores Atuadores
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Robôs Móveis
Arquitetura baseada em Comportamento
Descoberta de Área
Comunicação
Detectar Alvo
Evitar Obstáculos
Seguir parede E/D
Σ AtuadoresSensores
Coordenação/
Fusão
![Page 37: Robótica seminário-ppt](https://reader035.fdocumentos.tips/reader035/viewer/2022081716/54703c60b4af9fc80a8b469f/html5/thumbnails/37.jpg)
Robôs Móveis
Estratégias de Controle
Controle Reativo não pensa, (re)age.
Controle Deliberativo pensa primeiro, age depois.
Controle Híbrido
Pensa e age independentemente, em paralelo.
![Page 38: Robótica seminário-ppt](https://reader035.fdocumentos.tips/reader035/viewer/2022081716/54703c60b4af9fc80a8b469f/html5/thumbnails/38.jpg)
Robôs Móveis
Controle com Redes Neurais
Módulo
Sensor
Módulo
Controle
Módulo
Atuador
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Robôs Móveis
Sensores
Percepção Coletar informação sobre o mundo.
Sensor – um dispositivo elétrico/mecânico/químico que mapeia um atributo do ambiente para uma medida quantitativa.
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Robôs Móveis
Sensores (quanto ao tipo de informação)
Sensores proprioceptivos: medem valores internos do sistema (velocidade do
motor, direção do robô, carga da bateria)
Sensores exteroceptivos: adquirem informação sobre o ambiente (distância de
objetos, intensidade da luz do ambiente)
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Robôs Móveis
Sensores de direção
Proprioceptivos (giroscópio, inclinomêtro) ou
exteroceptivos (bússola).
Usados para determinar a orientação e a
inclinação dos robôs.
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Robôs Móveis
Sensores de proximidade
Servem para indicar se o robô está próximo
de algum objeto do mundo.
Informação de proximidade - Elemento chave para localização e modelagem do ambiente.
![Page 43: Robótica seminário-ppt](https://reader035.fdocumentos.tips/reader035/viewer/2022081716/54703c60b4af9fc80a8b469f/html5/thumbnails/43.jpg)
Robôs Móveis
Atuadores
Os atuadores utilizados em robótica móvel são classificados em função da energia que utilizam para funcionarem.
Os três principais tipos de atuadores são: Pneumáticos
Hidráulicos.
Elétricos.
Atuadores
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![Page 45: Robótica seminário-ppt](https://reader035.fdocumentos.tips/reader035/viewer/2022081716/54703c60b4af9fc80a8b469f/html5/thumbnails/45.jpg)
Robótica Educacional
Por ter um caráter multidisciplinar
(eletrônica, mecânica e computação) a
robótica é usada como ferramenta de
aprendizado
![Page 46: Robótica seminário-ppt](https://reader035.fdocumentos.tips/reader035/viewer/2022081716/54703c60b4af9fc80a8b469f/html5/thumbnails/46.jpg)
Robótica Educacional
Lego Mindstorms
![Page 47: Robótica seminário-ppt](https://reader035.fdocumentos.tips/reader035/viewer/2022081716/54703c60b4af9fc80a8b469f/html5/thumbnails/47.jpg)
Robótica Educacional
Programação para NXT (Lego)
NXC – Not eXactly C (Não Exatamente C)
NQC – Not Quite C (Não Muito C)
Programação para o microcontroladorPIC
![Page 48: Robótica seminário-ppt](https://reader035.fdocumentos.tips/reader035/viewer/2022081716/54703c60b4af9fc80a8b469f/html5/thumbnails/48.jpg)
![Page 49: Robótica seminário-ppt](https://reader035.fdocumentos.tips/reader035/viewer/2022081716/54703c60b4af9fc80a8b469f/html5/thumbnails/49.jpg)
Questões Éticas
Robôs mais Humanos
Ficção
![Page 50: Robótica seminário-ppt](https://reader035.fdocumentos.tips/reader035/viewer/2022081716/54703c60b4af9fc80a8b469f/html5/thumbnails/50.jpg)
Questões Éticas
Robôs mais Humanos
Realidade
![Page 51: Robótica seminário-ppt](https://reader035.fdocumentos.tips/reader035/viewer/2022081716/54703c60b4af9fc80a8b469f/html5/thumbnails/51.jpg)
Questões Éticas
Futuro
Alguns estudiosos acreditam que no futuro haverão robôs tão inteligentes quanto os seres humanos
![Page 52: Robótica seminário-ppt](https://reader035.fdocumentos.tips/reader035/viewer/2022081716/54703c60b4af9fc80a8b469f/html5/thumbnails/52.jpg)
Questões Éticas
Consequências
Máquinas podem ter emoções?
Máquinas podem ser conscientes? (IA Forte x IA Fraca)
Terão direitos como os seres humanos?
Podem representar um perigo para o homem?
Limitações tecnológicas deixam essas questões para o futuro
![Page 53: Robótica seminário-ppt](https://reader035.fdocumentos.tips/reader035/viewer/2022081716/54703c60b4af9fc80a8b469f/html5/thumbnails/53.jpg)
Bibliografia
Prof. Reinaldo Bianchi - Centro Universitário da FEI