Introdução à Robótica Móvel (Prof. Marcelo Santos Linder - UNIVASF)

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I Semana Científica, Tecnológica e Cultural
Universidade Federal do Vale do São Francisco
Introdução à Robótica 
Móvel
Prof. Marcelo Santos Linder
marcelo.linder@univasf.edu.br
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Sumário
• Conceito:
– Robô (exemplos e aplicações);
– Robótica (relevância);
– Robótica móvel;
• Estrutura básica de um robô móvel
– Sensores
– Atuadores
• Problemas envolvidos
– Mapeamento do ambiente
– Localização
– Definição de trajetória
• Simuladores
• Kits de robótica
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Sumário
• Conceito:
– Robô (exemplos e aplicações);
– Robótica (relevância);
– Robótica móvel;
• Estrutura básica de um robô móvel
– Sensores
– Atuadores
• Problemas envolvidos
– Mapeamento do ambiente
– Localização
– Definição de trajetória
• Simuladores
• Kits de robótica
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Robô
• Conceito data do início da história
– Mitos faziam referência a mecanismos que ganhavam vida
• Primeiros modelos de robôs
– Civilização grega
– Figuras com aparência humana e/ou animal
– Usavam sistemas de pesos e bombas pneumáticas
• Pesquisas com objetivo de atribuir funções aos 
robôs que fossem ao encontro das necessidades 
humanas
• O termo robô
– palavra tcheca
– “robota” = trabalho forçado
– Peça R. U. R. (1924) do escritor tcheco Karel Capek (1890-
1938)
– Na qual o inventor Rossum cria trabalhadores a partir de 
pedaços de material biológico.
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Robô
• Definição do RIA (Robotics Industry Association, EUA)
“Um robô é um manipulador multifuncional reprogramável 
projetado para movimentar materiais, peças, ferramentas ou 
dispositivos especiais seguindo movimentos programados 
variáveis, tendo por objetivo a realização de tarefas variadas”
• Definição do JIRA (Japanese Industrial Robot
Association, Japão)
– Classe 1: Dispositivo com vários graus de liberdade, totalmente 
controlados por um operador.
– Classe 2: Dispositivo que executa automaticamente sucessivos 
estágios de uma tarefa de acordo com um método difícil de ser 
modificado.
– Classe 3: Classe 2 com método de fácil modificação pelo 
operador.
– Classe 4: Executa a tarefa de forma automática, desde que a 
tarefa seja antes integralmente executada pelo operador.
– Classe 5: Executa a tarefa de forma automática, com operador 
precisando apenas fornecer um programa para sua execução.
– Classe 6: Executa a tarefa de forma autônoma, com a habilidade 
de executar a tarefa mesmo que ocorra modificações no 
ambiente.
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Robô
• Definição geral
Dispositivo ou grupo de dispositivos, 
eletrônicos, eletromecânicos ou biomecânicos 
capazes de realizar tarefas de maneira 
autônoma, pré-programada, ou através de 
controle humano.
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Robô
• Grau de liberdade (juntas)
– Prismáticas ou lineares
– de revolução ou rotacionais
– esféricas
Junta esférica 
(bola e encaixe).
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Robô
• Juntas combinadas
• Juntas rotacionais substituindo a junta 
esférica
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Exemplos e Aplicações
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Exemplos e Aplicações
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Sumário
• Conceito:
– Robô (exemplos e aplicações);
– Robótica (relevância);
– Robótica móvel;
• Estrutura básica de um robô móvel
– Sensores
– Atuadores
• Problemas envolvidos
– Mapeamento do ambiente
– Localização
– Definição de trajetória
• Simuladores
• Kits de robótica
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Robótica
• Ramo da tecnologia que engloba mecânica, 
eletroeletrônica e computação, responsável pelo 
estudo construção e concepção de sistemas 
robóticos. 
• Impulsionada pela busca por:
– Automatização de processos;
– Redução de custos;
– Aumento na produção;
– Evolução tecnológica.
• Relevância (Multidisciplinaridade)
– Física;
– Matemática;
– Mecânica;
– Eletoeletrônia;
– Computação.
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Sumário
• Conceito:
– Robô (exemplos e aplicações);
– Robótica (relevância);
– Robótica móvel;
• Estrutura básica de um robô móvel
– Sensores
– Atuadores
• Problemas envolvidos
– Mapeamento do ambiente
– Localização
– Definição de trajetória
• Simuladores
• Kits de robótica
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Robótica Móvel
• Expansão do conceito;
– ISO 10218: “Uma máquina manipuladora, com 
vários graus de liberdade, controlada 
automaticamente, reprogramável, 
multifuncional, que pode ter base fixa ou móvel, 
para utilização em aplicações de automação 
industrial”.
• Deslocamento no ambiente;
• Novas áreas de atuação;
• Surge o robô móvel:
Robô dotado da capacidade de locomoção.
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Robôs Aéreos 
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Robôs Subaquáticos 
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Robôs Terrestres 
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Robôs Espaciais 
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Aplicações
Os robôs tendem a substituir o homem em 
tarefas envolvendo altos níveis de:
•Calor ou ruído;
•Gases tóxicos ou ambientes insalubres;
•Esforço físico extremo;
•Trabalhos monótonos, repetitivos.
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Aplicações
• Industriais;
• Bélicas;
• Médicas;
• Monitoramento;
• Exploração;
• Busca e resgate;
• Entretenimento;
• Educativas;
• Etc...
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Sumário
• Conceito:
– Robô (exemplos e aplicações);
– Robótica (relevância);
– Robótica móvel;
• Estrutura básica de um robô móvel
– Sensores
– Atuadores
• Problemas envolvidos
– Mapeamento do ambiente
– Localização
– Definição de trajetória
• Simuladores
• Kits de robótica
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Estrutura básica de um robô móvel
Sensores
Captam (possivelmente 
de forma parcial) o estado 
do sistema (robô + am-
biente externo).
Atuadores Modificam o estado do mundo 
(sistema).
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Sumário
• Conceito:
– Robô (exemplos e aplicações);
– Robótica (relevância);
– Robótica móvel;
• Estrutura básica de um robô móvel
– Sensores
– Atuadores
• Problemas envolvidos
– Mapeamento do ambiente
– Localização
– Definição de trajetória
• Simuladores
• Kits de robótica
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Sensores
• Tato
– Contato
– Pressão
– Temperatura
• Visão
– Ultra-sônico
– Sensor de luz
– Câmera
• Audição
– Sensor de som
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Sumário
• Conceito:
– Robô (exemplos e aplicações);
– Robótica (relevância);
– Robótica móvel;
• Estrutura básica de um robô móvel
– Sensores
– Atuadores
• Problemas envolvidos
– Mapeamento do ambiente
– Localização
– Definição de trajetória
• Simuladores
• Kits de robótica
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Atuadores
• Rodas
• Lagartas
• Hastes articuladas
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• Conceito:
– Robô (exemplos e aplicações);
– Robótica (relevância);
– Robótica móvel;
• Estrutura básica de um robô móvel
– Sensores
– Atuadores
• Problemas envolvidos
– Mapeamento do ambiente
– Localização
– Definição de trajetória
• Simuladores
• Kits de robótica
Sumário
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Sumário
• Conceito:
– Robô (exemplos e aplicações);
– Robótica (relevância);
– Robótica móvel;
• Estrutura básica de um robô móvel
– Sensores
– Atuadores
• Problemas envolvidos
– Mapeamento do ambiente
– Localização
– Definição de trajetória
• Simuladores
• Kits de robótica
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Mapeamento do Ambiente
• Ambiente previamente conhecido
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Mapeamento do Ambiente
• Ambiente estático desconhecido
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Mapeamento do Ambiente
• Ambiente estático desconhecido
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Mapeamento do Ambiente
• Ambiente estático desconhecido
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Mapeamento do Ambiente
• Ambiente estático desconhecido
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Mapeamento do Ambiente
• Ambiente estático desconhecido
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Mapeamento do Ambiente
• Ambiente estático desconhecido
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Mapeamento do Ambiente
• Ambiente estático desconhecido
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Mapeamento do Ambiente
• Ambiente estático desconhecido
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Mapeamento do Ambiente
• Ambiente estático desconhecido
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Mapeamento do Ambiente
• Ambiente estático desconhecido
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Mapeamento do Ambiente
• Ambiente estático desconhecido
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Mapeamento do Ambiente
• Ambiente estático desconhecido
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Sumário
• Conceito:
– Robô (exemplos e aplicações);
– Robótica (relevância);
– Robótica móvel;
• Estrutura básica de um robô móvel
– Sensores
– Atuadores
• Problemas envolvidos
– Mapeamento do ambiente
– Localização
– Definição de trajetória
• Simuladores
• Kits de robótica
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Mapeamento do Ambiente
(0, 0)
(12.68, 9.67)
• Localização em ambiente previamente 
conhecido
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Mapeamento do Ambiente
• Localização em ambiente estático 
desconhecido
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Mapeamento do Ambiente
• Localização em ambiente estático 
desconhecido
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Mapeamento do Ambiente
• Localização em ambiente estático 
desconhecido
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Mapeamento do Ambiente
• Localização em ambiente estático 
desconhecido
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Mapeamento do Ambiente
• Localização em ambiente estático 
desconhecido
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Mapeamento do Ambiente
• Localização em ambiente estático 
desconhecido
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Mapeamento do Ambiente
• Localização em ambiente estático 
desconhecido
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Mapeamento do Ambiente
• Localização em ambiente estático 
desconhecido
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Mapeamento do Ambiente
• Localização em ambiente estático 
desconhecido
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Mapeamento do Ambiente
• Localização em ambiente estático 
desconhecido
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Mapeamento do Ambiente
• Localização em ambiente estático 
desconhecido
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Mapeamento do Ambiente
• Localização em ambiente estático 
desconhecido
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Sumário
• Conceito:
– Robô (exemplos e aplicações);
– Robótica (relevância);
– Robótica móvel;
• Estrutura básica de um robô móvel
– Sensores
– Atuadores
• Problemas envolvidos
– Mapeamento do ambiente
– Localização
– Definição de trajetória
• Simuladores
• Kits de robótica
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Mapeamento do Ambiente
Origem
• Definição de trajetória em ambiente 
previamente conhecido
Destino
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Sumário
• Conceito:
– Robô (exemplos e aplicações);
– Robótica (relevância);
– Robótica móvel;
• Estrutura básica de um robô móvel
– Sensores
– Atuadores
• Problemas envolvidos
– Mapeamento do ambiente
– Localização
– Definição de trajetória
• Simuladores
• Kits de robótica
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Simuladores
RoboCup Soccer Server
RoboCode
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Visão global de uma partida de futebol 
entre robôs F-180 
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Sumário
• Conceito:
– Robô (exemplose aplicações);
– Robótica (relevância);
– Robótica móvel;
• Estrutura básica de um robô móvel
– Sensores
– Atuadores
• Problemas envolvidos
– Mapeamento do ambiente
– Localização
– Definição de trajetória
• Simuladores
• Kits de robótica
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Lego MindStorms NTX
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Fim