Robótica seminário-ppt

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  • 1. Douglas T. Calegari e José Agripino Duarte Análise de Sistemas UFMS 2010
  • 2. Robótica  Definições  História  Tipos de Robôs  Questões Éticas
  • 3. Robótica Ramo da tecnologia que estuda o “design, construção e uso de máquinas (robôs) para executar tarefas tradicionalmente feitas por seres humanos” Encyclopædia Britannica Online
  • 4. Robô “Máquina formada por um mecanismo, incluindo diversos graus de liberdade, na maioria das vezes tendo a aparência de um ou diversos braços terminando num pulso capaz de segurar ferramentas, peças ou dispositivos.” ISO 9283(1998)
  • 5. Robô Uma máquina que lembra o ser humano e executa vários atos comple- xos de um ser humano Dicionário Webster
  • 6. ISO 9283  É o padrão usado atualmente pela indústria.  Visa facilitar o entendimento entre usuários e fabricantes.  Define características de funcionamento de um robô.  Recomenda como realizar 14 testes para verificar se o robô obedece a especificação.
  • 7. Autômato Máquina, aparelho ou dispositivo que executa certos trabalhos ou funções, comumente efetuados por uma pessoa.
  • 8. Robótica x Automação Automação é a tecnologia que se preocupa com o uso de sistemas mecânicos/elétricos/computacionais para controlar um processo de produção
  • 9. História  350 a.C: O matemático grego Arquitas cria “O Pombo”, pássaro de madeira movido a vapor  Século XVIII: Jacques de Vancanson cria o andróide flautista e “O Pato”, pato mecânico que come e defeca, entre outros organismos mecânicos
  • 10. História  Século XX: O termo “robô” (robota) surge pela primeira vez em 1921 na peça teatral Russum's Universal Robots, de Karel Capek  O termo se popularizou pelo escritor Issac Asimov (foto) na obra de ficção “I, Robot” (Eu,Robô) de 1950.
  • 11. Três Gerações da Robótica  Primeira Geração  Robôs Manipuladores  Segunda Geração  Robôs Perceptivos  Terceira Geração  Robôs Adaptativos e Inteligentes (IA)
  • 12. Primeira Geração  Joseph Engelberger cria em 1960 o Unimate (foto) e inaugura a robótica industrial.
  • 13. Segunda Geração  Hilare – 1977  O Hilare era capaz de andar em ambientes com obstáculos parcialmente conhecidos.
  • 14. Terceira Geração  AIBO, o cão robô criado em 1999 pela Sony, que não só interage com o dono como também “amadurece” com ele.
  • 15. Quanto as Características Físicas  Robôs Manipuladores  Robôs Móveis (com ou sem rodas)  Bípedes  Quadrúpedes  Hexápodes  Humanóides  Bípedes com cabeça, tronco e membros
  • 16. Quanto a Aplicação  Industrial  Pesquisa  Militar  Segurança  Hobby ou Entretenimento  Doméstico e pessoal.
  • 17. Manipuladores  Geralmente fixados em uma base com um braço atuador
  • 18. Manipuladores  Componentes Básicos  Manipulador  Atuador  Controle  Fornecimento de Energia
  • 19. Manipuladores  Controle Possui 3 tipos:  Não servo ○ Não possui sensores. É mais simples  Servo ○ Possui sensores nas juntas e atuadores  Servo com controle de caminho ○ Armazena milhares de pontos na trajetória
  • 20. Robôs Móveis Robôs móveis são capazes de locomover-se no ambiente em que estão inseridos.
  • 21. Robôs Móveis Um robô móvel pode ser decomposto em:  Um mecanismo para fazer o robô locomover-se.  Um ou mais computadores para controlar o robô.  Sensores com os quais o robô obtém informação do ambiente.
  • 22. Robôs Móveis Autonomia é a habilidade de tomar suas próprias decisões e agir. Pode ser:  Completa  Parcial
  • 23. Robôs Móveis  Robôs Autônomos Três perguntas básicas em robótica móvel:  Onde estou?  Onde eu estou indo?  Como eu chego lá?
  • 24. Robôs Móveis  Onde estou?  Localização consiste em determinar a posição do robô no ambiente, utilizando informações adquiridas pelos sensores
  • 25. Robôs Móveis  Onde eu estou indo?  Significa conhecer sua posição objetivo.  A posição objetivo depende da tarefa a ser executada.  A tarefa é informada por um ser humano ou inferida pelo robô, dependendo de sua autonomia.
  • 26. Robôs Móveis  Como eu chego lá?  O robô precisa planejar sua trajetória, determinando um caminho no ambiente entre a posição inicial e a posição final, evitando obstáculos.
  • 27. Robôs Móveis Para responder as 3 perguntas o robô deve  Ter um modelo do ambiente (fornecido ou construído autonomamente).  Perceber e analisar o ambiente.  Encontrar sua posição no ambiente.  Planejar e executar seus movimentos.
  • 28. Robôs Móveis  Exemplos  Sojourner: primeiro robô em Marte
  • 29. Robôs Móveis  ASIMO - Anda sobre superfícies irregulares, reconhece pessoas, abre portas e responde a comandos de voz
  • 30. Robôs Móveis  Inteligência Artificial  Foco no conhecimento, modelos internos, e raciocínio/planejamento.  1980s robótica desenvolveu técnicas mais apropriadas => controle comportamental e híbrido.
  • 31. Robôs Móveis  Arquitetura baseada em modelo  Inteligência artificial clássica.  Modelagem completa.  Baseado em função.  Decomposição horizontal.
  • 32. Robôs Móveis  Arquitetura baseada em modelo Percepção Localização/Mapeamento Sensores Atuadores Cognição/Planejamento Controle de movimento
  • 33. Robôs Móveis  Arquitetura baseada em Comportamento Comunicação Descoberta de Área Sensores Detectar Alvo Σ Atuadores Evitar Obstáculos Coordenação/ Fusão Seguir parede E/D
  • 34. Robôs Móveis Estratégias de Controle  Controle Reativo  não pensa, (re)age.  Controle Deliberativo  pensa primeiro, age depois.  Controle Híbrido  Pensa e age independentemente, em paralelo.
  • 35. Robôs Móveis Controle com Redes Neurais Módulo Módulo Módulo Sensor Controle Atuador
  • 36. Robôs Móveis Sensores  Percepção  Coletar informação sobre o mundo.  Sensor – um dispositivo elétrico/mecânico/químico que mapeia um atributo do ambiente para uma medida quantitativa.
  • 37. Robôs Móveis Sensores (quanto ao tipo de informação)  Sensores proprioceptivos:  medem valores internos do sistema (velocidade do motor, direção do robô, carga da bateria)  Sensores exteroceptivos:  adquirem informação sobre o ambiente (distância de objetos, intensidade da luz do ambiente)
  • 38. Robôs Móveis Sensores de direção  Proprioceptivos (giroscópio, inclinomêtro) ou exteroceptivos (bússola).  Usados para determinar a orientação e a inclinação dos robôs.
  • 39. Robôs Móveis Sensores de proximidade  Servem para indicar se o robô está próximo de algum objeto do mundo.  Informação de proximidade - Elemento chave para localização e modelagem do ambiente.
  • 40. Robôs Móveis Atuadores Os atuadores utilizados em robótica móvel são classificados em função da energia que utilizam para funcionarem. Os três principais tipos de atuadores são:  Pneumáticos  Hidráulicos.  Elétricos.  Atuadores
  • 41. Robótica Educacional Por ter um caráter multidisciplinar (eletrônica, mecânica e computação) a robótica é usada como ferramenta de aprendizado
  • 42. Robótica Educacional  Lego Mindstorms
  • 43. Robótica Educacional  Programação para NXT (Lego)  NXC – Not eXactly C (Não Exatamente C)  NQC – Not Quite C (Não Muito C)  Programação para o microcontrolador PIC
  • 44. Questões Éticas  Robôs mais Humanos  Ficção
  • 45. Questões Éticas  Robôs mais Humanos  Realidade
  • 46. Questões Éticas  Futuro Alguns estudiosos acreditam que no futuro haverão robôs tão inteligentes quanto os seres humanos
  • 47. Questões Éticas  Consequências  Máquinas podem ter emoções?  Máquinas podem ser conscientes? (IA Forte x IA Fraca)  Terão direitos como os seres humanos?  Podem representar um perigo para o homem?  Limitações tecnológicas deixam essas questões para o futuro
  • 48. Bibliografia  Prof. Reinaldo Bianchi - Centro Universitário da FEI