AULA 3 INICIAÇÃO EM ROBÓTICA (2)

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<p>INICIAÇÃO EM ROBÓTICA</p><p>PROFESSOR: MARCELO PINHEIRO</p><p>SENSORES</p><p>São dispositivos cuja finalidade e obter informações sobre o ambiente</p><p>em que se encontram, e são utilizados como componentes do</p><p>sistema de controle de realimentação do robô. Ha diversos tipos de</p><p>sensores que podem ser classificados de acordo com os princípios</p><p>físicos sobre os quais eles estão baseados.</p><p>Passivo : contam apenas com a informação disponível pelo ambiente.</p><p>Exemplo: uma câmera requer uma certa quantidade de luz para produzir</p><p>uma imagem útil.</p><p>Ativo : emite energia no ambiente a fim de obter informações sobre ele.</p><p>Exemplo: um sonar envia um sinal, recebe um eco e mede o tempo de</p><p>emissão/recepção do sinal.</p><p>A fusão sensorial é um processo que combina dados oriundos de</p><p>vários sensores em um simples elemento de percepção</p><p>A fusão sensorial pode ser incorporada em comportamentos</p><p>através da :</p><p>fissão sensorial - gera ações a partir do disparo de vários</p><p>comportamentos, onde cada comportamento recebe suas próprias</p><p>leituras sensoriais</p><p>fusão sensorial orientada à ação - uma ou mais leituras sensorias</p><p>podem influenciar o comportamento resultante, por exemplo,</p><p>reforçando-o.</p><p>Sensor fashion: um robô pode intercambiar entre as modalidades</p><p>sensoriais de acordo com a situação corrente.</p><p>A combinação dos sensores pode ser:</p><p>Redundante (ou competitiva): quando os sensores fornecem as</p><p>mesmas informações sobre um objeto de interesse.</p><p>Complementar: quando os sensores fornecem informações</p><p>diferentes</p><p>sobre um mesmo objeto de interesse. Em um resgate, um robô</p><p>pode</p><p>combinar um sensor térmico com uma câmera.</p><p>Coordenada: os sensores são usados sequencialmente, em</p><p>geral, para focar um objeto de interesse. Quando um predador</p><p>vê o movimento de presa, ele pára a fim de realizar uma análise</p><p>mais apurada da cena.</p><p>Existem três tipos de sensores:</p><p> Proprioceptivo : fornece informação interna relativa ao sistema</p><p>robótico : velocidade das rodas, nível da bateria, etc.</p><p> Exteroceptivo : adquire informações sobre a área de atuação do</p><p>robô, por exemplo, medidas de distância, luminosidade do</p><p>ambiente, etc.</p><p> Exproprioceptivo : fornece informação sobre o corpo do robô ou</p><p>partes dele relativa ao ambiente, por exemplo, posição no</p><p>ambiente.</p><p>Atributos de um sensor</p><p>Campo de visão (FOV): especifica a largura da região do espaço</p><p>coberta pelo sensor. Em geral, ele é expresso em</p><p>graus.</p><p>Alcance: distância máxima que o sensor consegue fornecer uma</p><p>medida confiável.</p><p>Repetibilidade : está associada a quantidade de vezes que um</p><p>sensor fornece a mesma medida em uma dada condição.</p><p>Resolução : é a menor diferença entre dois valores que podem ser</p><p>detectados pelo sensor.</p><p>Reposta no ambiente: está associada ao desempenho do sensor no</p><p>ambiente. Câmeras não são adequadas para ambientes escuros.</p><p>Consumo de energia. Sensores ativos consomem mais energia que</p><p>os passivos.</p><p>Confiabilidade do hardware. Sensores sonar produzem resultados</p><p>incorretos quando a carga da bateria fica abaixo de 12V.</p><p>Tamanho. Dependendo do tamanho do sensor, ele pode se tornar</p><p>inadequado para a plataforma robótica.</p><p>Esses sensores podem ser divididos nas seguintes categorias</p><p>• Sensores de posicionamento e distância</p><p>• Sensores de detecção de movimento</p><p>• Sensores de visão</p><p>• Sensores de inspiração biológica</p><p>• Sensores de ambiente</p><p>Categorias de sensores</p><p>Sensores de posicionamento e medição de distâncias</p><p>São usados para determinar a posição de robôs móveis no meio</p><p>ambiente em que se encontram; sensores de distância (sonar, IV, laser),</p><p>bússola digital, GPS, etc.</p><p>Sensores de detecção de movimento</p><p>Detectam tipos de movimento como translação e rotação (encoders),</p><p>velocidade rotacional e longitudinal (velocímetros), aceleração</p><p>(acelerómetros), etc.</p><p>Sensores de visão</p><p>Usados para a vigilância do ambiente onde se encontra o robô.</p><p>Detectam tipos de movimento como translação e rotação (encoders),</p><p>velocidade rotacional e longitudinal (velocímetros), aceleração</p><p>(acelerómetros), etc.</p><p>Sensores de inspiração biológica</p><p>Simulam os sentidos dos órgãos sensoriais biológicos; olfacto (nariz</p><p>electrónico), tacto (sensores tácteis, pele artificial), audição</p><p>(analisador de som) e visão (visão robótica).</p><p>Sensores de ambiente</p><p>São usados para explorar o ambiente onde se encontra o robô e</p><p>detectar fenómenos físicos tais como temperatura, pressão do ar,</p><p>radiação, humidade, campos magnéticos, etc.</p><p>ATUADORES (Elementos finais de controle)</p><p>São equipamentos utilizados para modificar diretamente o</p><p>processo:</p><p>• Inversores de frequência;</p><p>• Resistências elétricas;</p><p>• Motores;</p><p>• Válvulas;</p><p>• Lâmpadas;</p><p>• Chaves de nível;</p><p>• Cilindros hidráulicos e pneumáticos;</p><p>• Etc.</p><p>Lógica do processo de automação</p><p>Processo</p><p>Sensores</p><p>Controladores</p><p>Atuadores</p><p>Atuadores</p><p>São dispositivos que transformam uma forma de energia em outra</p><p>• Movimento: elétrica em mecânica</p><p>• Temperatura: elétrica em térmica</p><p>Tipos comuns de atuadores</p><p> Hidráulicos</p><p>Exemplo: Fonte de energia: líquido sob pressão em duto (óleo)</p><p> Pneumáticos</p><p>Exemplo: Fonte de energia: gás sob pressão (ar comprimido)</p><p> Elétrico</p><p>Exemplo: Fonte de energia: eletricidade</p><p>Utiliza motor de movimento rotativo e cilindro para movimento</p><p>deslizante</p><p>Acionamento Hidráulico</p><p>Os acionadores são dispositivos responsáveis pelo movimento</p><p>nos atuadores.</p><p>Acionamento hidráulico</p><p>Características</p><p>• Torque alto e constante em ampla faixa de velocidade</p><p>• Precisão de operação (óleo não é compressível)</p><p>• Fonte de energia cara</p><p>• Manutenção cara e intensa</p><p>• Válvulas de precisão caras</p><p>• Sujeito a vazamento de óleo</p><p>Acionamento pneumático</p><p>Utiliza motores pneumáticos de movimento rotativo e cilindros</p><p>pneumáticos de movimento deslizante</p><p>Características</p><p>• Velocidades extremamente altas</p><p>• Custo relativamente baixo</p><p>• Fácil manutenção</p><p>• Momento constante para uma ampla faixa de velocidade</p><p>• Baixa precisão</p><p>• Sujeito a vibrações quando para</p><p>Acionamento elétrico</p><p>Utiliza motor de corrente contínua, motor de passo e motor de</p><p>corrente alternada</p><p>Características</p><p>• Eficiência calculada, com controle preciso</p><p>• Estrutura simples e fácil manutenção</p><p>• Fonte de energia barata</p><p>• Custo relativamente baixo</p><p>• Danos para cargas que param o eixo do motor</p><p>• Baixa relação de potência de saída por peso</p><p>Motores Elétricos</p><p>Dispositivo que converter/transformar energia elétrica em</p><p>energia mecânica e vice-versa</p><p>Tipos de Motores</p><p>• Motores de corrente contínua (CC)</p><p>• Motores de corrente alternada (CA)</p><p>• Motores de passo</p><p>Motor CC</p><p>• Alimentação: corrente contínua</p><p>• Partes principais</p><p> Estator</p><p> Rotor ou armadura</p><p>• Estator: imã permanente ou eletroímã</p><p>• Rotor: Bobina de numerosas espiras</p><p>Motor CA</p><p>• Monofásicos ou trifásicos</p><p>• Síncronos ou assíncrono (ou de indução)</p><p>• Estator e rotor</p><p>Síncrono significa que está em sincronismo. Assíncrono não.</p><p>Motor de Passo</p><p>• Move-se em incrementos angulares discretos</p><p>• Acionado por pulsos</p><p>• Características</p><p> Pode ser usado em malha aberta</p><p> Baixo torque por volume</p><p> “Pode perder passos”</p><p> Custo baixo</p><p> Precisão na posição</p><p>Slide 1</p><p>Slide 2</p><p>Slide 3</p><p>Slide 4</p><p>Slide 5</p><p>Slide 6</p><p>Slide 7</p><p>Slide 8</p><p>Slide 9</p><p>Slide 10</p><p>Slide 11</p><p>Slide 12</p><p>Slide 13</p><p>Slide 14</p><p>Slide 15</p><p>Slide 16</p><p>Slide 17</p><p>Slide 18</p><p>Slide 19</p><p>Slide 20</p><p>Slide 21</p><p>Slide 22</p><p>Slide 23</p>