Introdução à Robótica Móvel - Aula 3 (UFRGS)

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Introdução à Robótica Móvel
Aula 3
Edson Prestes
Departamento de Informática Teórica
http://www.inf.ufrgs.br/~prestes
prestes@inf.ufrgs.br
Introdução
¢ Mckerrow, P. J. Introduction to Robotics. Addison Wesley, 1995.
¢ Borenstein, J.; Everett, H. R.; Feng, L. Navigating Mobile Robots: 
Sensors and Techniques. http://www-personal.umich.edu/~johannb/
shared/pos96rep.pdf
¢ Siegwart, R. Nourbakhsh, I. R. Introduction to Autonomous Mobile 
Robots. MIT Press, 2004.
¢ Thrun, S.; Wolfram, B.; Fox, D. Probabilistic Robotics (Intelligent 
Robotics and Autonomous Agents, MIT Press, 2005.
¢ R. Murphy. Introduction to AI Robotics, MIT Press, 2000.
¢ Silva Jr. E. P. Navegação Exploratória baseada em Problemas de 
Valores de Contorno, Tese de Doutorado, UFRGS, 2003.
Introdução
¢ Artigos das seguintes revistas
— IEEE Transactions on Robotics
— Robotics and Autonomous Systems
— Journal of Intelligent and Robotic Systems
— Autonomous Robots
¢ Artigos das conferências
— IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and 
Systems (IEEE/RSJ IROS)
— IEEE International Conference on Robotics and Automation 
(IEEE ICRA)
RUR
Introdução
¢ A palavra robô apareceu pela primeira vez em 1921 em uma 
peça teatral chama RUR (Rossum’s Universal Robots) de Karel 
Capek.
¢ Ela significa “menial laborer” ou “trabalhador humilde”.
¢ Tornou-se popular através de filmes como Metrópolis (1926), O 
dia em que a terra parou (1951) e Planeta proibido (1956).
RUR
Introdução
Um Pouco da História
- Em 1942 durante a execução do Projeto Manhattan 
foi desenvolvido o telemanipulator.
- Ele era capaz de manusear materiais radioativos 
(urânio) através de teleoperação.
Extraído de [1] 
Introdução
Um Pouco da História
- Em 1954, A empresa Cravens Company da Carolina do 
Sul instalou em sua fábrica o primeiro AGV (Automatic 
Guided Vehicles)
Introdução
Um Pouco da História
- Em 1956, braços robóticos começaram a ser 
introduzidos na indústria pela Unimation
- São em geral chamados de manipuladores industriais.
Introdução
Um Pouco da História
- Em 1972, o robô Shakey foi o 
primeiro robô no mundo controlado 
por técnicas de Inteligência Artificial.
- Ele foi desenvolvido por Nilsson na 
SRI International
Introdução
Dias de Hoje
Pathfinder mission
Walking
Airduct inspection
Unmanned Aerial Vehicle DaVinci Surgical Robot
DARPA Autonomous Vehicle
Anthropomorphic
Introdução
¢ Em 1950, Isaac Asimov publicou o livro I Robot, onde 
define as 3 famosas leis da robótica:
— A robot may not injure a human being or, through 
inaction, allow a human being to come to harm.
— A robot must obey any orders given to it by human 
beings, except where such orders would conflict with 
the First Law.
— A robot must protect its own existence as long as such 
protection does not conflict with the First or Second 
Law.
Introdução
¢ Alguns roboticistas estão propondo as seguintes novas 
leis[2,3].
— A human may not deploy a robot without the human-
robot work system meeting the highest legal and 
professional standards of safety and ethics.
— A robot must respond to humans as appropriate for 
their roles.
— A robot must be endowed with sufficient situated 
autonomy to protect its own existence as long as such 
protection provides smooth transfer of control which 
does not conflict with the First and Second Laws.
Introdução
A Ética pode ser definida como um conjunto de 
regras, princípios ou maneiras de pensar que 
guiam, ou chamam a si a autoridade de guiar, 
as ações de um grupo em particular. 
Singer P. Ethics. Oxford, 1994.
Robótica Inteligente
¢ A definição de robô está ligada à definição de agente em IA.
¢ Um agente atua em um ambiente realizando ações de 
acordo com as informações oriundas de seus sensores.
¢ Existem inúmeras definições para agente focalizando
— Sobrevivência;
— Percepção/ação;
— Capacidade de aprendizado.
¢ O conjunto destes conceitos compõe a autonomia.
Robótica Inteligente
¢ Um robô inteligente é uma criatura mecânica que pode 
funcionar autonomamente.
¢ O termo inteligente indica que o robô não faz as coisas 
sem pensar, de forma repetida, como em um chão de 
fábrica.
¢ O funcionamento autônomo implica que o robô pode 
operar sozinho sem supervisão externa. Ele pode se 
adaptar a mudanças no ambiente ou a si mesmo e 
continuar a funcionar.
Robótica Inteligente
¢ Para que serve um robô inteligente ?
— Para tarefas que possam colocar a vida do ser humano em risco 
- (nuclear, espacial, militar).
— Para substituir os humanos nas tarefas repetitivas e tediosas
— Para uso humanitário ( busca e resgate, remoção de minas 
terrestres)
— Para tarefas diárias.
— Para trabalhos 3D – Dirty, Dull and Dangerous J
Robótica Inteligente
¢ Desafios – As sete áreas da IA
— Representação do conhecimento: estruturas de dados usadas para 
representar o mundo, suas tarefas e si próprio.
— Compreensão da linguagem natural: facilitar a comunição entre 
humanos e robôs.
— Aprendizado: aprender a partir de sua experiência prévia ou por 
imitação
— Planejamento: capacidade de planejar ações para atingir objetivos
— Inferência: raciocínio com incerteza.
— Busca: achar soluções de forma eficiente.
— Visão: extração de dados relevantes a partir da informação visual.
Introdução
¢ [1] R. Murphy. Introduction to AI Robotics, MIT Press, 2000.
¢ [2] R. Murphy and D. Woods. Beyond Asimov: The Three Laws of Responsible 
Robotics. EEE Intelligent Systems, vol. 24, no. 4, pp. 14-20, July/Aug. 2009.
¢ [3]_. “Who's Proposing Ethical Guidelines for robots?” http://spectrum.ieee.org/
blog/robotics/robotics-software/automaton/whos-proposing-ethical-guidelines-
for-robots.