Robôs autônomos

Prévia do material em texto

INSTITUTO FEDERAL DO PARANÁ 
 
 
 
 
 
 
RELATÓRIO TÉCNICO-CIENTÍFICO 
ROBÔS AUTÔNOMOS 
 
 
Gilson Rodrigues Gomes 
Wilson Mendes Pereira 
 
 
Relatório Técnico-Científico apresentado 
ao Instituto Federal do Paraná, como 
requisito parcial para avaliação da 
disciplina de Tendências em Automação 
Industrial do Curso Superior de Tecnologia 
em Automação Industrial. 
Prof.: Samuel Marcondes 
 
 
 
Telêmaco Borba - PR 
2018 
 
 
 
INSTITUTO FEDERAL DO PARANÁ 
 
 
 
 
 
 
RELATÓRIO TÉCNICO-CIENTÍFICO 
ROBÔS AUTÔNOMOS 
 
 
Gilson Rodrigues Gomes 
Wilson Mendes Pereira 
 
 
Relatório Técnico-Científico apresentado 
ao Instituto Federal do Paraná, como 
requisito parcial para avaliação da 
disciplina de Tendências em Automação 
Industrial do Curso Superior de Tecnologia 
em Automação Industrial. 
Prof.: Samuel Marcondes 
 
 
 
Telêmaco Borba - PR 
2018 
 
 
 
SUMÁRIO 
 
INTRODUÇÃO...................................................................................................................4 
1 CAPÍTULO......................................................................................................................6 
2 CAPÍTULO......................................................................................................................8 
CONSIDERAÇÕES FINAIS...............................................................................................9 
REFERÊNCIAS..................................................................................................................10 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
INTRODUÇÃO 
Ao final do século dezoito o uso dos motores a vapor e a utilização inteligente de 
energia hidrelétrica revolucionaram a produção, definindo a primeira revolução industrial. A 
Segunda, no final do século dezenove, é caraterizada pela introdução da produção em massa 
com a utilização da energia elétrica. Pouco tempo após a metade do século vinte a terceira 
revolução industrial se instaurou com o uso de eletrônicos e da tecnologia da informação, 
fazendo com que a produção ficasse cada vez mais baseada em sistemas controlados por 
computadores, agora por fim o termo INDUSTRIA 4.0 vem ganhando destaque como sendo 
a quarta revolução industrial. 
Na quarta revolução industrial ou indústria 4.0, os sistemas ciber-físicos se 
comunicarão entre si, se conectando virtualmente e permitindo coleta, o armazenamento e a 
transmissão de dados entre si e para os seres humanos. Os sistemas ciber-físicos, enviarão 
informações entre os dispositivos permitindo que as próprias máquinas possam tomar 
decisões para melhorar o processo produtivo ou até mesmo reduzir custos. As fábricas 
consistirão em módulos inteligentes, padronizados que podem se conectar e combinarem-se 
facilmente, formando uma network dentro da fábrica. 
Para se ter em pleno funcionamento a indústria 4.0 é necessário a junção de outras 
ferramentas, cuja a base é a automação dos processos produtivos e a incorporação da 
digitalização, fazendo uma fusão entre o mundo real e o virtual. 
Segundo o (BOSTON CONSULTING GROUP), essa evolução é baseada em nove 
pilares tecnológicos Internet das coisas, realidade aumentada, robôs autônomos, simulação, 
manufatura auditiva, big data, a tecnologia em nuvem, cyber-security e integração de sistemas 
e softwares. 
Assim esta pesquisa tem foco nos robôs autônomos e exemplificar suas aplicações na 
indústria e na automação industrial. 
A palavra “robô” foi popularizada pelo dramaturgo tcheco Karel Capek em 1921 com 
sua peça Robôs Universais de Rossum. A maioria dos dicionários citam Karel como inventor 
da palavra “robô”, mas fontes mais informais como a internet dizem que foi seu irmão Josef 
quem cunhou o termo. 
Com o avanço da ciência e da tecnologia, a noção de robô tornou-se mais sofisticada. 
No passado um robô era definido como uma máquina que consistia basicamente de um 
dispositivo mecânico especial. 
Mas de fato o que é um robô? 
Um robô é um sistema autônomo que existe no mundo físico, pode sentir o seu 
ambiente e pode agir sobre ele para alcançar alguns objetivos. 
Um robô autônomo atua com base em suas próprias decisões e não é controlado por 
um ser humano. Há muitos exemplos de maquinas que não são autônomas, mas são 
controladas externamente por seres humanos, estas são ditas como teleoperadas. 
Um robô autônomo tem a capacidade de sentir o ambiente em sua volta o que significa 
que o robô tem sensores que lhe dão a capacidade de perceber barulhos, cheirar, ver, tocar 
e obter informações do mundo. 
Com seus sentidos e seu processamento, o robô é dotado de inteligência para que 
possa tomar as decisões para que alcance os seus objetivos. 
A robótica é o estudo dos robôs, o que significa que é o estudo da sua capacidade de 
sentir e agir no mundo físico de forma autônoma e intencional. Ela é um campo em 
crescimento, cuja definição foi evoluindo ao longo do tempo, juntamente com o próprio campo. 
Falando em robôs autônomos eles estão intimamente ligados a Inteligência artificial, 
ela nasceu oficialmente em 1965 em uma conferência realizada na universidade de 
Dartmouth, em Hanover Estados Unidos. Esta conferencia tinha como objetivo a discussão 
da possibilidade de inserir uma inteligência em maquinas. 
Focado na tecnologia autônoma da indústria 4.0, o governo alemão desenvolveu um 
programa, denominado programa de tecnologia autonômica para indústria 4.0, que possui 
dentre suas áreas prioritárias o desenvolvimento de sistemas capazes de lidar com tarefas 
complexas de forma autônoma, como os robôs, por exemplo (BUNSE; KAGERMANN; 
WAHLSTER, 2014). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1 CAPÍTULO 
A utilização de robôs autônomos na indústria, também conhecidos como robôs 
inteligentes ou colaborativos (Cobots), não é um conceito novo pois eles já são utilizados em 
muitas indústrias para realizar tarefas complexas. Mas, na Indústria 4.0 eles ganham 
habilidades além dos seus antecessores, eles estão se tornando mais autônomos, flexíveis e 
cooperativos. 
Segundo Bekey (2005), robôs são máquinas que sentem, pensam e agem e autonomia 
refere-se a sistemas capazes de operar no ambiente do mundo real sem qualquer tipo de 
controle externo por longos períodos de tempo. Com esses conceitos, o autor define robôs 
autônomos como máquinas inteligentes capazes de executar tarefas no mundo por si só, sem 
controle humano explícito. 
A indústria 4.0, que tem como uma de suas premissas fazer a conexão entre a fábrica 
da vida real com a realidade virtual, vem desempenhando um papel cada vez mais importante 
na indústria global. Cobots fáceis de usar e acessíveis estão reduzindo a barreira de 
automação de modo extremamente significativo, permitindo a automação em áreas 
anteriormente consideradas muito complexas ou inacessíveis. 
Segundo a Pesquisa Mundial de Robótica (World Robotic Survey) de 2016, emitida 
pela Federação Internacional de Robótica (International Federation of Robotics - IFR), os 
robôs industriais estão revolucionando a economia global e até 2019, mais de 1,4 milhão de 
novos robôs industriais serão instalados em fábricas ao redor do mundo. Esses robôs ajudam 
a enfrentar o desafio de produção de curto prazo enfrentado por muitas empresas, superando 
assim o gap entre as linhas de montagem totalmente manuais e as linhas de fabricação 
totalmente automatizadas. 
Até mesmo a indústria automotiva, que tem uma longa história de uso de robôs 
tradicionais, agora também está usando robôs de novas maneiras.Um exemplo recente é a 
BMW, que está implantando robôs autônomos para automatizar uma linha de montagem que 
era predominantemente trabalho manual no passado. (IFR,2016) 
O desenvolvimento de robôs autônomos constitui uma área atual de pesquisa em 
robótica. Tais robôs aceitarão ordens para a execução de tarefas com um elevado grau de 
dificuldade e as cumprirão sem a intervenção humana adicional (Latombe, 1996). 
Um dos grandes desafios da robótica é justamente como integrar as informações 
vindas de todos estes sensores, de modo a gerar comandos e controlar os diferentes 
dispositivos de atuação do robô, garantindo que a tarefa seja executada de modo correto e 
sem colocar em risco tanto o robô quanto aqueles que o cercam. 
O robô deve preservar a sua integridade bem como dos elementos presentes no 
ambiente. Um robô só deve agir de modo ativo sobre um determinado objeto-alvo, se 
realmente for programada a sua ação sobre este objeto. Esta questão sempre foi alvo de 
muitas discussões (em propostas como as 3 Leis da Robótica de Asimov ), pois um robô 
móvel pode causar danos tanto a pessoas como a objetos que o cercam, de modo deliberado 
ou não, constituindo-se assim de um Sistema Embarcado Crítico (executa missões críticas), 
onde seu desenvolvimento deve imperativamente envolver um cuidadoso projeto tanto de 
hardware como de Software. 
Robôs autônomos estão sendo empregados em diversas tarefas onde para o ser 
humano poderiam ser perigosos, insalubres, ou extremamente desagradáveis. Dentro da 
robótica móvel podemos destacar os protótipos desenvolvidos pela NASA para suas 
explorações no espaço, o “Sojourner Rover” é um exemplo deste tipo de aplicações na qual 
o robô fez parte da missão espacial Pathfinder em 1997. 
O desenvolvimento de sistemas autônomos torna-se mais complexo à medida que o 
modelo do mundo cresce. Para a interação de um robô em ambientes reais, o sistema deve 
ser capaz de contornar situações imprevistas e adaptar-se às mudanças. (FIGUEIREDO, 
1999). 
Robôs Autônomos são um dos pilares da Indústria 4.0, na qual as decisões no chão 
de fábrica são tomadas por máquinas, que se comunicam entre si, desempenham diversas 
funções e têm capacidade de detectar e resolver problemas. 
Na indústria, o primeiro robô foi desenvolvido em 1961, para a General Motors, e 
chamado de “Unimates”. Ativado por comandos passo a passo, trabalhou na linha de 
montagem executando tarefas que seriam nocivas a seres humanos, como a remoção de 
peças da área de pintura e solda de partes da carroceria. 
A indústria 4.0 trata dos robôs autônomos, em duas situações: robôs físicos e 
inteligência artificial. 
Desta forma, ela opera nas empresas em dois caminhos principais: 
- Manufatura, qualidade, agilidade e automação na produção 
- Autosserviço, automatização de tarefas (de escritório, portais, telefone, centrais, entre 
outros. 
 
 
 
2 CAPÍTULO 
Esta pesquisa se baseou em um levantamento bibliográfico do tema abordado bem 
como feito pesquisa em revistas, consultado artigos e livros para explanar o que a de mais 
novo no que desrespeito a Robôs Autônomos. 
Na indústria os robôs foram uma grande evolução tecnológica, avançando e 
agregando muito na manufatura industrial. Mas na Indústria 4.0 eles possuem novas 
habilidades incorporadas, com a ajuda de todos as ferramentas que norteiam a quarta 
revolução industrial eles são capazes de operar sem intervenção humana e ainda são mais 
flexíveis para se adaptar a variações inesperadas no processo. 
Esta área da indústria 4.0 conta com conhecimento de diversas engenharias como 
mecânica (pneumática, hidráulica e cinemática), elétrica (sensores e atuadores) e 
computação (softwares e programação). Neste campo, os robôs são controlados por 
microcontroladores e CLPs (Controladores lógicos programáveis). 
Aqui, os robôs atuam substituindo trabalhadores em condições insalubres e 
aumentando a perfeição na realização do serviço. Existem vários tipos d e robôs, entre eles 
podemos citar o mais utilizado atualmente que é o robô manipulador, e o que vem ganhando 
destaque nos dias de hoje que é o AGV (Automatic guided vehicle ou Veículos 
automaticamente guiados). Esses tipos de robôs conseguem, por meio de sensores e 
transdutores, se guiar por uma linha preta no chão, realizando movimento sem o auxílio do 
homem. 
Na robótica avançada temos os robôs autônomos que são capazes de tomarem 
atitudes sozinhos a partir das mais variadas ocasiões. Podem inclusive aprender com suas 
experiências. 
Além dos robôs autônomos, temos os robôs colaborativos que são capazes de 
trabalhar juntamente com um ser humano em perfeitas condições de segurança, graças a 
muitos sensores embutidos. 
Fora esses dois modelos, temos também a biomimética. Este conceito foi assim 
chamado por se basear nas formas de vida da natureza. Muitos anos o ser humano observa 
o que a natureza produziu e tenta imitá-la através da tecnologia. O desafio dos programadores 
é conseguir desenvolver um algoritmo que capacite os robôs a se comunicarem entre si em 
um ambiente sem a ajuda de humanos. 
 
CONSIDERAÇÕES FINAIS 
A Quarta Revolução Industrial é um novo conceito de indústria que engloba as 
principais inovações tecnológicas nos campos de automação, controle e tecnologia da 
informação, aplicadas aos processos de manufatura. A partir de Sistemas Ciber-físicos, 
Internet das Coisas e Internet dos Serviços, os processos de produção tendem a se tornar 
cada vez mais eficientes, autônomos e customizáveis. 
O desenvolvimento dos mercados globais contribuiu também na formação dos novos 
clientes que se tornaram mais exigentes, o que, por sua vez, resultam em um desafio para as 
indústrias no que diz respeito à personalização de produtos, serviços eficientes e de baixo 
custo. A concorrência entre as empresas levanta a necessidade de estratégias globais para 
se manterem no mercado. 
De acordo com o estudo bibliográfico desenvolvido, mostrou-se que são diversas 
tecnologias necessárias para viabilizar a implantação da Indústria 4.0 e que os robôs 
autônomos dependem de grande quantidade de informações e grande capacidade de 
armazenamento assim dependendo de todas as ferramentas que compõe a quarta revolução 
industrial. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
REFERÊNCIAS 
Computação Embarcada: Projeto e Implementação de Veículos Autônomos Inteligentes 
Disponível em: 
<https://www.researchgate.net/publication/242092725_Computacao_Embarcada_Projeto_e_
Implementacao_de_Veiculos_Autonomos_Inteligentes>Acesso em 30 agost. 2018. 
GIRALT, Georges. A robótica. Instituto Piaget, abril de 2003. 
Industrie 4.0 – Uma Revisão da Literatura Disponível em: 
<https://www.metodista.br/revistas/revistas-
unimep/index.php/cienciatecnologia/article/view/3176> Acesso em 29 agost. 2018. 
Indústria 4.0: Análise e simulação de uma nova era industrial Disponível em: < 
http://bsi.uniriotec.br/tcc/textos/201801YuriLogatto.pdf> Acesso em 24 agost. 2018. 
MAJA,J.Matarie; tradução Humberto Ferasoli Filho, José Reinaldo Silva, Silas Franco dos 
Reis Alves. Introdução à Robótica, São Paulo 2017 1ºed Unesp. 
PRINCIPAIS INOVAÇÕES TECNOLÓGICAS DA INDÚSTRIA 4.0 E SUAS APLICAÇÕES E 
IMPLICAÇÕES NA MANUFATURA Disponível em: < 
https://www.researchgate.net/publication/321682376_PRINCIPAIS_INOVACOES_TECNOL
OGICAS_DA_INDUSTRIA_40_E_SUAS_APLICACOES_E_IMPLICACOES_NA_MANUFAT
URA> Acesso em 22 agost. 2018. 
RÜßMANN, M. et al. Industry 4.0: The Future of Productivity and Growth in 
Manufacturing Industries. Boston Consulting Group. 2015. Disponível em: < 
http://www.inovasyon.org/pdf/bcg.perspectives_Industry.4.0_2015.pdf > Acesso em 19 agost. 
2018. 
Robos autonomos Disponível em: < http://www.cnidigital.org/artigo/conceitos-robo-s-auto-nomos-s-ries-pilares-da-ind-stria-4-0-parte-2-de-9> Acesso em 20 agost. 2018. 
REDES INTELIGENTES NO CONTEXTO DA INDÚSTRIA 4.0 Disponível em: 
<https://doity.com.br/media/doity/submissoes/artigo-
9723121f6fc60ff27789b151b135485faa70002e-segundo_arquivo.pdf> Acesso em 2 agost. 
2018.