Classificação dos Robôs

Prévia do material em texto

Introdução a Robótica Industrial 
 
 
 Definição 
 Marcos Históricos 
 Objetivos e limitações 
 Leis da robótica 
 Classificação dos robôs 
 Tipos de robô 
 Categorias 
 
Definição da palavra “robô” 
 
 “Robô” é uma adaptação do termo inglês robot. 
 
 “Robot” apareceu em 1923, criada pelo escritor 
tcheco Karel Capek, para seu drama satírico de 
intitulado R.U.R (Rossum’s Universal Robots). 
 
 Derivação das palavra tchecas “robota” (trabalho 
forçado) ou “robotnik” (servo). 
 
 Máquina automática que executa funções atribuídas 
a seres humanos. 
 
 O conceito do robô industrial foi patenteado por 
George Devol, em 1954. 
 
 
Outras definições para robô 
 Texto de perguntas frequentes(FAQ) da comp.robotics 
 “Dispositivos eletromecânicos pré-programáveis para execução de uma variedade de 
funções.” 
 
 Dicionário Webster: 
 “Dispositivo automático que executa funções normalmente atribuídas a humanos ou uma 
máquina com a forma de um humano.” 
 
 P. McKerrow(em 1986) propôs para robô a seguinte definição: 
 “Um robô é uma máquina que pode ser programada para fazer uma variedade de tarefas, do 
mesmo modo que um computador é um circuito eletrônico que pode ser programado para 
fazer uma variedade de tarefas.” 
 
 The Robot Institute of America 
 “Um robô é manipulador multifuncional, programável, projetado para mover materiais, 
componentes, ferramentas ou dispositivos especiais através de movimentos programáveis 
variáveis para a execução de uma variedade de tarefas.” 
Marcos históricos da Robótica 
 
 1801 – J. Jacquard inventou um tear programável. 
 1921 – Surge a palavra “robota” no teatro. 
 1926 – Surge o filme alemão futurista “Metrópolis”. 
 1940 – Oak Ridge e Argonne National Labs lançam 
 o manipulador mecânico remoto para 
 materiais radioativos. 
 1942 – Robótica, palavra criada por Isaac Asimov para denominar a 
 ciência que lida e estuda os robôs. 
 1954 – George C. Devol lança um manipulador programável. 
 1959 – Primeiro robô comercial introduzido pela Planet 
 Corporation, controlado por fins-de-curso e excêntricos. 
 
Marcos históricos da Robótica 
 1960 – Primeiro robô “Unimate”, princípios de 
 controle numérico e atuadores hidráulicos. 
 No ano seguinte foi instalado na Ford. 
 1962 – H.A.Ernst: Desenvolve o MH1, uma mão 
 mecânica com sensores táteis controlada por computador. 
 1968 – Um robô móvel desenvolvido no Stanford Research 
 Institute: “Shakey”. Camera de vídeo e sensores de contato. 
 1971 – O braço de Stanford desenvolvido pela 
 Universidade de Stanford com atuação elétrica. 
 1973 – Primeira linguagem de programação de robôs: WAVE. 
 1974 – Linguagem AL. As duas deram lugar mais tarde ao 
 aparecimento da VAL, linguagem comercial da Unimation. 
Marcos históricos da Robótica 
 
 1978 – PUMA (máquina universal programável para 
 montagens) introduzida pela Unimation. 
 1979 – SCARA desenvolvido na Universidade de 
 Yamanashi com introdução comercial em 1981. 
 1981 – Robô com atuação direta (“Direct drive”) 
 desenvolvido na CMU 
 1983 – Projeto para uma linha flexível de montagem 
 automatizada com o uso de robôs. 
 1997 – A Honda anuncia o primeiro robô humanóide 
 que sobe escadas. 
 2001 – A Honda lança um robô humanoide com 
 capacidade de andar, ter visão, olfato, tato e voz para uso domestico. 
 
 
Evoluções históricas 
 
 De 1948, por Grey Walter da 
 universidade de Bristol, este 
 foi o primeiro robô eletrônico 
 autônomo. 
Robô autônomo Sojourner, foi 
enviado a Marte pela NASA 
(Agência Aeroespacial dos 
Estados Unidos) para a 
pesquisa e exploração do 
planeta vermelho (1997). 
Evoluções históricas 
Todas as gerações de robôs humanoides da Honda, 
ASIMO (do japonês, com pernas) da primeira a última 
versão(2007), tem1,2m de altura, corre 9 km/h, foram 
17 anos de pesquisa da primeira até a última versão. 
 
 
Objetivos da Robótica 
 Alguns dos principais objetivos da robótica, para determinar 
quando realmente devemos utiliza-los: 
 
 Busca do aumento da produtividade através da otimização da 
velocidade de trabalho do robô e a consequente redução de 
 tempo na produção; 
 
 Busca da otimização do rendimento de outras máquinas e 
ferramentas alimentadas ou auxiliadas por robôs; 
 
 Busca da diminuição dos prazos de entrega de produtos; 
 
 Na realização de trabalhos não desejados, tediosos (alimentar 
máquina-ferramenta) ou perigosas e hostis (ambientes com 
temperaturas elevadas e presença de materiais tóxicos, 
 inflamáveis e radioativos). 
 
Determinação da possibilidade de uso 
 Robô X Humano 
Leis da Robótica (Isaac Asimov, 1940) 
 
 1ª Lei: Um robô não pode ferir um 
 ser humano, ou pela sua passividade 
 deixar que um ser humano seja ferido. 
 
 2ª Lei: Um robô deve obedecer às ordens 
 dadas por um ser humano, exceto se 
 entrarem em conflito com a primeira lei. 
 
 3ª Lei: Um robô deve proteger a sua própria 
 existência desde que essa proteção não entre 
 em conflito com a primeira ou a segunda leis. 
 
Classificação dos robôs 
Gerações (cronologicamente) 
 
 Robôs executores (playback) 
 - repetem uma seqüência de instruções pré-gravada s como exemplo: pintura ou soldadura. 
 
 Robôs controlados por sensores 
 - com malhas fechadas de realimentação sensorial. Tomam decisões baseado em sensores. 
 
 Robôs controlados por visão 
 - a malha fechada de controle inclui um sistema de visão (processamento de imagem digital). 
 
 Robôs com controle adaptativo 
 - o robô pode reprogramar as suas ações com base nas informações colhidas de sensores. 
 
 Robôs com inteligência artificial 
 - usa técnicas de inteligência artificial para tomar as suas decisões e até resolver problemas. 
Classificação dos robôs 
 Nível de inteligência do controlador(pela JIRA) 
 
 Dispositivos manuais - operados por pessoas 
 Robôs de seqüência fixas 
 Robôs de seqüência variáveis 
onde o operador pode mudar a seqüência com facilidade. 
 Robôs executores (playback) 
onde o operador humano guia o robô a executar uma tarefa fixa. 
 Robôs controlados numericamente - o operador fornece o programa do 
movimento, em vez de o ensinar manualmente 
 Robôs inteligentes - percebem e interagem sobre o ambiente mesmo 
sob constantes alterações. 
 
Classificação dos robôs 
Nível de controle dos programas no controlador 
 
 Inteligência artificial - instruções de alto nível que serão 
decompostas pelo sistema em funções de mais baixo nível. 
 
 Modo de controle - os movimentos do sistema são modelados 
incluindo as interações dinâmicas entre os diferentes 
mecanismos. As trajetórias são planejadas à partida, bem como os 
pontos de contacto com os elementos a trabalhar (manipular). 
Deste modelo é formulada uma estratégia e os comandos de 
controle são enviados para próximo nível mais baixo. 
 
 Servo-sistema - os atuadores controlam os parâmetros do 
dispositivo usando os dados sensoriais nas malhas de controle. 
 
Classificação dos robôs 
Quanto a linguagem de programação 
 Sistema guiados 
 O operadorindica os movimentos que o robô deve fazer. 
 
 Programação ao nível do robô 
 O usuário escreve um programa que especifica as seqüência de 
movimentos que o robô terá de executar. 
 
 Programação ao nível de tarefa 
 O programador especifica apenas as ações a tomar sobre os 
objetos que o robô manipulará. 
 
Classificação de robôs 
Categoria principais de Robôs 
 Robô industrial 
 Também chamado de Manipulador ou braço mecânico. 
 Montado sobre uma base fixa a qual lhe serve de sustentação física e de referência de movimentos que o torna 
sem mobilidade de deslocamento. 
 É o tipo mais comum de Robô e o mais usado em aplicações industriais dada sua multiaplicação e 
multifuncionalidade. 
 
 Robô móvel ou explorador 
 Chamado de AGV (de Veículo Guiado Automaticamente do inglês), pois pode se locomover com certa 
autonomia obedecendo a um controle na versão industrial. 
 Toma decisões em funções de informações recebidas do ambiente. 
 Muito utilizado em pesquisas cientificas, envolve muitas técnicas Inteligência Artificial também muito utilização 
na exploração aéreo espacial. 
 
 Robô humanoide 
 Também chamado de andróide por seu aspecto humano 
 Anda sobre duas pernas (permite subir e descer escadas), possui dois braços (para manipular objetos como o 
ser humano) e tem dois sistemas de captação de imagem na parte frontal da cabeça (o que lhe dá visão estéreo 
3D similar ao do ser humano). 
 Dada estas características pode substituir um ser humano sem necessidade de adaptação do ambiente para 
casos específicos de aplicação. 
Robôs Industriais 
Situação da Robótica no Brasil 
 A expectativa aponta para uma nova revolução industrial como consequência de um mundo onde as 
máquinas se comunicam entre si. De acordo com a Federação Internacional de Robótica - IFR 
existem cerca de 10 mil robôs industriais em operação no Brasil em 2015. 
 Esse número deve quase dobrar, ultrapassando a marca de 18 mil, dentro de dois anos. 
 A entidade calcula que cerca de 225 mil unidades de robôs industriais foram vendidos em todo o 
mundo em 2014, expansão de 23% em relação ao ano anterior. 
 Os números indicam um cenário de transformação da produção. Os Estados Unidos, por exemplo, 
passa por um processo de reindustrialização. O movimento é a retomada da produção que havia 
migrado para plantas fabris na Ásia. 
 A diferença de agora, contudo, é que as novas fábricas instaladas são modernas e altamente 
automatizadas, o que significa, que uma planta para montagem de celulares que empregava 2 mil 
pessoas na China está operando nos EUA com 20 engenheiros que apertam botões e observam se 
os robôs desempenham o que se espera deles. 
 Estima-se que existirão 200 bilhões de aparelhos conectados à internet em 2020. 
 “Existirão tantos sensores e dispositivos ligados que as pessoas simplesmente não perceberão que 
esses aparelhos lhes cercarão. Será parte de nossas vidas”, comentou CEO do Google, Eric Schmidt. 
 A expectativa é que softwares, robôs, drones e outras tecnologias deverão substituir um terço da 
mão de obra humana até 2025. 
Necessidade de aquisição 
Robôs Móveis e Exploradores 
Robótica fixa X Robótica móvel 
 
 As três categorias mais comerciais de robôs são: 
 Os robôs industriais (manipuladores) 
 Os veículos autocontrolados (AGVs) 
 Os robôs móveis para diversas aplicações 
 
 As principais diferenças entre estas categorias são: 
 Conhecimentos continuo da posição espacial (braços) 
 Aplicações distintas (manipulação e transporte) 
 Necessidade de percepção ambiente (crucial aos móveis) 
 Programação utilizada(mais exigente sobre os móveis) 
Robôs Humanoides 
Linha do tempo da Robótica 
Outras categorias de robô 
Outras categorias de robô 
Exercícios de fixação 
 1. Defina com suas palavras, o que é um robô. 
 2. Qual a origem da palavra “robô” ? 
 3. Quais as diferenças fundamentais entre robôs e o uso de Automação rígida? 
 4. Cite 3 avanços tecnológicos que no seu ponto de vista foram mais marcantes na 
 área de robótica . 
 5. Quando e por que utilizamos um robô? de 3 motivos ao menos! 
 6. Quais fatores mais influenciam na não escolha de um robô no trabalho em uma 
 linha de produção? 
 7. Faça um comparativo entre a substituição deu um homem por um robô, relatando 
 prós e contra (5 exemplos). 
 8. Resuma em poucas palavras as 3 leis da robótica de Asimov. 
 9. Resuma quais e o como é feita a classificação de robôs. 
 10. Quais principais diferenças (vantagens e desvantagens) entre robótica fixa e 
 móvel? 
 11. Baseado nesta apresentação, descreva todas as categorias de um robô industrial. 
 12. Idem a questão anterior descreva agora para o robô ASIMO da Sony(pesquisar!). 
REFERENCIAS 
 
CRAIG, J. Introduction to Robotics: Mechanics and Control - 
Addison-Wesley, 1989. 
 
SCHILLING, R. J., Fundamentals of Robotics: Analysis & Control 
- Prentice-Hall, 1990. 
 
GROVER M. P. et al., Industrial Robotics: Technology, 
Programming, and Applications –McGraw-Hill, 1986. 
 
 Dicionário Aurélio 
 Comp.Robotics 
 Honda 
 RIA 
 Dicionário Webster