Robótica e Automação: Introdução e Aplicações

8,556 views

Published on

Slides da palestra sobre Introdução à Robótica e à Automação - Faculdades Integradas de Aracruz - 03/12/2012

Published in: Education
0 Comments
4 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

No Downloads
Views
Total views
8,556
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
1,273
Actions
Shares
0
Downloads
412
Comments
0
Likes
4
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Robótica e Automação: Introdução e Aplicações

  1. 1. Robótica: Introdução e Aplicações Felipe Nascimento Martins
  2. 2. http://nera.sr.ifes.edu.brFelipe Nascimento Martins
  3. 3. Contato: Twitter: @f_n_martinshttp://www.facebook.com/felipenm felipe.n.martins@gmail.com Felipe Nascimento Martins
  4. 4. Conteúdo da apresentação • Automação; • O que é um robô? • Robôs Manipuladores e Robôs Móveis; • Aplicações de Robôs Manipuladores; • Aplicações de Robôs Móveis; • O Futuro da Robótica; • Competições de Robôs. Felipe Nascimento Martins
  5. 5. Profissão do Futuro? Felipe Nascimento Martins
  6. 6. Mercado de Automação Mecatrônica Automação; Muitas empresas possuem profissionais de automação; Automação é utilizada para melhorar a produtividade, reduzir custos de produção, garantir o bom funcionamento dos processos, aumentar o conforto e/ou a segurança etc. Felipe Nascimento Martins
  7. 7. Exemplos de atividades Testar, substituir, reparar e calibrar instrumentos; Fazer integração de protocolos, redes de comunicação, interfaces e instrumentos digitais; Sintonizar malhas de controle; Executar e avaliar a manutenção preventiva e corretiva; Otimizar sistemas elétricos e de automação e controle de processos; Reparar circuitos de comandos de força em painéis elétricos de baixa tensão; Aplicar normas de segurança, de meio ambiente e de saúde no trabalho; Felipe Nascimento Martins
  8. 8. Empresas de Automação no ES TSA – automação industrial; Insaut – automação industrial; Stanza Tecnologica – automação residencial; MTS Engenharia – automotiva, agrícola e industrial; Automatica Tecnologia – desenvolvimento de máquinas para automação; InTechno – desenvolvimento de kits didáticos e automação industrial; Imatic – soluções de visão computacional. Felipe Nascimento Martins
  9. 9. Ex. Empresas de Automação no ES Felipe Nascimento Martins
  10. 10. Ex. Empresas de Automação no ES Felipe Nascimento Martins
  11. 11. Ex. Empresas de Automação no ES Felipe Nascimento Martins
  12. 12. Ex. Empresas de Automação no ES Felipe Nascimento Martins
  13. 13. Ex. Empresas de Automação no ES Felipe Nascimento Martins
  14. 14. Ex. Empresas de Automação no ES Felipe Nascimento Martins
  15. 15. Como entrar no mercado? O mercado seleciona profissionais por: Formação: capacidade técnica; Relacionamento: capacidade de trabalhar em equipe; Experiência; Indicação: mantenha bom relacionamento com seus colegas, filie-se a organizações como a Felipe Nascimento Martins
  16. 16. Evento A seção Espírito Santo da ISA organiza anualmente o ISA Show ES, que é o maior evento da área de automação do estado. Oportunidade para conhecer empresas e pessoas da área, além de se manter atualizado Em 2013: 14 e 15 de agosto. www.isa-es.org.br Felipe Nascimento Martins
  17. 17. Robótica
  18. 18. O que é Robô? • A palavra robô vem da palavra Tcheca robota, que significa “trabalho forçado”, e foi usada pela primeira vez numa peça teatral de 1920 escrita por Karel Čapek: Rossum´s Universal Robots (R.U.R.). Felipe Nascimento Martins
  19. 19. Felipe Nascimento Martins
  20. 20. Felipe Nascimento Martins
  21. 21. As Três Leis da Robótica 1ª Lei: Um robô não pode ferir um ser humano ou, por omissão, permitir que um ser humano sofra algum mal; 2ª Lei: Um robô deve obedecer as ordens que lhe sejam dadas por seres humanos, exceto nos casos em que tais ordens entrem em conflito com a Primeira Lei; 3ª Lei: Um robô deve proteger sua própria existência desde que tal proteção não entre em conflito com a Primeira ou com a Segunda Lei. Escritas por Isaac Asimov em seu conto “I, Robot”. Felipe Nascimento Martins
  22. 22. Felipe Nascimento Martins
  23. 23. Felipe Nascimento Martins
  24. 24. Afinal, o que é um Robô (de verdade)? • Segundo a RIA (Associação das Indústrias de Robótica), um Robô é um manipulador reprogramável, multifuncional, projetado para movimentar material, ferramentas ou dispositivos especializados através de movimentos programáveis variados para desenvolver uma variedade de tarefas. Felipe Nascimento Martins
  25. 25. Outra definição de robô: • Segundo a ISO 8373:1994, que define o vocabulário padrão para robôs industriais, um robô é: • Um manipulador multifuncional, controlado automaticamente, reprogramável, com três ou mais eixos, que pode estar fixo em determinado local ou ser móvel, utilizado em aplicações de automação industrial. Felipe Nascimento Martins
  26. 26. Robôs Manipuladores• Em geral, executam movimentação de objetos na indústria de manufatura, pintura e soldagem na indústria automobilística, manuseio de objetos radioativos, etc.• Tarefas repetitivas, de precisão ou perigosas.• Mercado de US$ 5,7 bilhões por ano!* * Dado de 2010. Fonte: http://www.ifr.org/industrial-robots/statistics/ Felipe Nascimento Martins
  27. 27. Felipe Nascimento Martins
  28. 28. Robôs de Serviços • Realizam serviços de utilidade aos seres humanos ou equipamentos, excluindo-se operações de manufatura. São robôs que auxiliam em tarefas como: • busca e resgate; • assistência doméstica (como aspiradores de pó e cortadores de grama); • entretenimento (futebol de robôs, robôs que se comportam como animais de estimação); e • assistência a pessoas com deficiência (como cadeiras de rodas robóticas e dispositivos de auxílio ao caminhar). Felipe Nascimento Martins
  29. 29. Felipe Nascimento Martins
  30. 30. Felipe Nascimento Martins
  31. 31. Robôs de Serviços Stanford Personal Robotics Program http://personalrobotics.stanford.edu/ Felipe Nascimento Martins
  32. 32. Mercado de Robôs • Levando-se em consideração apenas aplicações profissionais (não domésticas), robôs de serviço já formam um mercado de mais de US$3,2 bilhões. • 7% do valor referem-se a unidades para aplicações médicas; • 75% refere-se à área de defesa! Fonte: http://www.ifr.org/service-robots/statistics/ Felipe Nascimento Martins
  33. 33. Mercado de Robôs • Considerando aplicações domésticas e pessoais (robôs aspiradores, cortadores de grama, de entretenimento, educacionais e de pesquisa), somente em 2010 foram vendidas 2,2 milhões de unidades. • Mercado de US$ 540 milhões. • Previsão: 2011~2014: venda de 14,4 milhões de unidades apenas para uso pessoal! Fonte: http://www.ifr.org/service-robots/statistics/ Felipe Nascimento Martins
  34. 34. Mercado de Robôs • Atualmente (2011) a quantidade de robôs industriais é de cerca de 1,1 milhão de unidades. • Mas... Felipe Nascimento Martins
  35. 35. Mercado de Robôs • Apenas a empresa Foxconn, maior fabricante terceirizada de eletrônicos do mundo, pretende aumentar o número de robôs em suas fábricas de 10 mil para um milhão até 2014! Felipe Nascimento Martins
  36. 36. Mercado de Robôs • Estamos na economia do conhecimento e parece que os únicos trabalhos que vão "sobrar" para humanos, no médio e longo prazos, são aqueles nos quais é preciso exercitar funções essencialmente humanas: pensar, imaginar, perguntar, descobrir, criar, resolver, desenhar, projetar… coisas que robôs ainda vão demorar muito tempo pra começar a fazer. • Silvio Meira Felipe Nascimento Martins
  37. 37. Mercado de Robôs • Estudo da União Européia estima que o mercado de robôs será de aprox. 100 bilhões de euros por ano até 2020! • A Europa está preparando projeto de Parceria Público-Privada para 2013, com objetivo de investir na área de robótica para aumentar os empregos; • Hoje a Europa produz um quarto dos robôs industriais e metade dos robôs de serviço do mundo. Fonte:http://europa.eu/rapid/pressReleasesAction.do?reference=IP/12/978&format=HTML&aged= 0&language=PT&guiLanguage=en Felipe Nascimento Martins
  38. 38. Mercado de Robôs • Estudo da União Européia estima que o mercado de robôs será de aprox. 100 bilhões de euros por ano até 2020! • A Europa está preparando projeto de Parceria Público-Privada para 2013, com objetivo de investir na área de robótica para aumentar os empregos; • Hoje a Europa produz um quarto dos robôs industriais e metade dos robôs de serviço do mundo. Fonte:http://europa.eu/rapid/pressReleasesAction.do?reference=IP/12/978&format=HTML&aged= 0&language=PT&guiLanguage=en Felipe Nascimento Martins
  39. 39. Mercado de Robôs Felipe Nascimento Martins
  40. 40. Mercado de Robôs Felipe Nascimento Martins
  41. 41. Mercado de Robôs • Em 2010, pela primeira vez o Japão deixou de ser o maior consumidor de robôs industriais. Em números absolutos, os maiores mercados são: • 1. Coréia do Sul • 2. Japão • 3. EUA • 4. China Felipe Nascimento Martins
  42. 42. Robôs Manipuladores
  43. 43. História• O primeiro robô manipulador industrial foi projetado por George Devol em 1954.• Em 1956, Devol e Joseph Engelberger fundaram a Unimation, a primeira empresa de robótica do mundo.• Em 1962 o primeiro robô industrial, o UNIMATE, começa a funcionar numa fábrica da GM nos EUA. Felipe Nascimento Martins
  44. 44. História• O primeiro modelo Unimate numa fábrica da GE. Felipe Nascimento Martins
  45. 45. História• Em 1969 foi construído o primeiro manipulador com 6 graus de liberdade acionado por motores elétricos: Stanford Arm. Felipe Nascimento Martins
  46. 46. História• 1ª geração: Não possuem sensores. Baixo poder de computação;• 2ª geração: Processamento de sensores em malha fechada com razoável poder computacional;• 3ª geração: Sensores mais complexos e poder computacional muito mais elevado. Muitos usam algoritmos de Inteligência Artificial na tomada de decisões. Felipe Nascimento Martins
  47. 47. História• ABB: primeira a ter um robô comercial 100% elétrico controlado por microprocessador, em 1973: IRB6.• Foi a primeira a vender 100 mil unidades de robôs industriais, em 2003. Felipe Nascimento Martins
  48. 48. Mercado• Alguns fabricantes importantes de robôs manipuladores:• ABB – fusão da sueca Asea com a suíça Brown Boveri;• Adept – EUA;• FANUC – EUA/Japão;• Kawasaki Robotics – Japão;• Kuka – Alemanha;• Stäubli Robotics – Suíça. Felipe Nascimento Martins
  49. 49. Estruturas de Robôs Manipuladores• As juntas de um manipulador podem ser: • Prismáticas - P; • Rotativas - R;• Considerando apenas as três primeiras juntas a partir da base do robô (os três primeiros graus de liberdade), várias estruturas podem ser formadas;• Cada estrutura resulta em diferentes características para o robô, influenciando principalmente em seu volume de trabalho. Felipe Nascimento Martins
  50. 50. Robô Cartesiano – PPP Seiko Instruments - Série XM3000 Felipe Nascimento Martins
  51. 51. Robô Cartesiano – PPP Felipe Nascimento Martins
  52. 52. Robô Cilíndrico – RPP Felipe Nascimento Martins
  53. 53. Robô Cilíndrico – RPP Felipe Nascimento Martins
  54. 54. Robô SCARA – RRP Bosch SR800 SCARA: Selective Compliant Articulated Robot for Assembly Felipe Nascimento Martins
  55. 55. Robô SCARA – RRP Volume de trabalho de um robô tipo SCARA. Essencialmente ele é um robô de coordenadas cilíndricas. Felipe Nascimento Martins
  56. 56. Esférico (Stanford Arm) – RRP Felipe Nascimento Martins
  57. 57. Esférico (Stanford Arm) – RRP Felipe Nascimento Martins
  58. 58. Antropomórfico – RRR Felipe Nascimento Martins
  59. 59. Antropomórfico – RRR Felipe Nascimento Martins
  60. 60. Aplicação: Indústria Automobilística Felipe Nascimento Martins
  61. 61. Exemplos de Manipuladores Felipe Nascimento Martins
  62. 62. Exemplos de Manipuladores Felipe Nascimento Martins
  63. 63. Exemplos de Manipuladores Felipe Nascimento Martins
  64. 64. Exemplos de Manipuladores Felipe Nascimento Martins
  65. 65. Exemplos de Manipuladores http://www.engadget.com/2007/01/29/robotic-arm-rides-5-cents/ Felipe Nascimento Martins
  66. 66. Aplicação: Busca e Resgate Biorobotics Lab, Carnegie Mellon University. Felipe Nascimento Martins
  67. 67. Efetuadores – Exemplo Felipe Nascimento Martins
  68. 68. Aplicação: Pequena Indústria Felipe Nascimento Martins
  69. 69. Robôs Móveis
  70. 70. Robô Móvel • Muitos dos robôs de serviço são Robôs Móveis. • Mas, o que é um Robô Móvel? • Um robô manipulador não se move? Então, não é “móvel”? Felipe Nascimento Martins
  71. 71. Robô Móvel • Um robô móvel pode deslocar-se: • no solo, através de rodas, esteiras, patas, etc.; • no ar, como um helicóptero, avião ou balão; • na água, como um navio ou submarino; • ou no espaço! • É definido como um veículo capaz de movimentação autônoma, equipado com atuadores controlados por um computador embarcado. Felipe Nascimento Martins
  72. 72. Robô Móvel • Um robô móvel pode deslocar-se: • no solo, através de rodas, esteiras, patas, etc.; • no ar, como um helicóptero, avião ou balão; • na água, como um navio ou submarino; • ou no espaço! • É definido como um veículo capaz de movimentação autônoma, equipado com atuadores controlados por um computador embarcado. Felipe Nascimento Martins
  73. 73. História • O primeiro robô móvel construído e reconhecido na bibliografia é o Shakey, desenvolvido pelo Stanford Research Institute, em 1967.Fonte: http://www.ai.sri.com/shakey/images.php Felipe Nascimento Martins
  74. 74. Exemplos de Robôs Móveis
  75. 75. Luna –RoboDynamics• A ideia é que seja o primeiro robô pessoal acessível do mundo.
  76. 76. Roomba - iRobot• Aspira os locais determinados e retorna à base quando a bateria está no fim;• Sensores infravermelhos evitam queda de escada;• Detecta e permanece mais tempo na região mais suja;• 6 milhões de unidades vendidas em 10 anos (até 2012).
  77. 77. Exemplos de Robôs Móveis
  78. 78. Exemplos de Robôs Móveis
  79. 79. Exemplos de Robôs Móveis
  80. 80. Exemplos de Robôs Móveis
  81. 81. Exemplos de Robôs Móveis
  82. 82. Exemplos de Robôs Móveis
  83. 83. Sensores Acelerômetro Acelerômetro Câmera Câmera LASER LASER GPS GPS Ultrassom Ultrassom Encoder Encoder Bússola Bússola
  84. 84. Atuadores Motores! Felipe Nascimento Martins
  85. 85. Manipulador Móvel • Um robô móvel que possui um manipulador a bordo chama-se Manipulador Móvel; • O conjunto é considerado como um sistema multirrobôs, pois seu controle deve ser coordenado para realização da tarefa designada. Felipe Nascimento Martins
  86. 86. O futuro da robótica...
  87. 87. ASIMO - Honda
  88. 88. Exemplos de Robôs MóveisDesenvolvimento iniciadopela Honda em 1986.
  89. 89. Aprendizado de Máquina
  90. 90. Aprendizado de Máquina
  91. 91. Aprendizado de Máquina Tese de doutorado de Pieter Abbeel, Stanford University, 2008.
  92. 92. Veículos Autônomos
  93. 93. Veículos Autônomos Projeto de Doutorado do Prof. Rafael Vivacqua – UFES/IFES
  94. 94. Veículos Autônomos Projeto de Doutorado do Prof. Rafael Vivacqua – UFES/IFES
  95. 95. Veículos Autônomos Narração: Prof. Sebastian Thrun, Universidade de Stanford.
  96. 96. Veículos Autônomos• Várias empresas e instituições trabalham no desenvolvimento de veículos autônomos;• O projeto mais avançado é da Google: mais de 300.000 milhas em modo autônomo!
  97. 97. Competições de Robôs
  98. 98. RoboCup • Promove anualmente o maior e mais importante evento sobre robôs autônomos e inteligentes; • Iniciativa internacional para promover educação, pesquisa e desenvolvimento em robótica e IA; • Ideia nasceu no Japão em 1992; • Primeira edição: Nagoya, 1997 - ~40 times; • Edição 2012: Cidade do México. Cerca de 2.500 participantes de aprox. de 40 países, com competições de futebol de robôs, robôs de regaste e robôs de serviço. • Em 2014 será no Brasil, em João Pessoa!
  99. 99. Olimpíada Brasileira de Robótica• É uma das olimpíadas científicas brasileiras apoiadas pelo CNPq;• Iniciativa pública, gratuita, sem fins lucrativos;• Visa estimular jovens às carreiras científico- tecnológicas e promover atualizações no processo de ensino-aprendizagem brasileiro;• Ensino fundamental, médio e técnico;• Primeira edição: 2007, com 5.000 participantes;• 2009: mais de 20.000 alunos participaram.
  100. 100. LARC/CBR/OBR
  101. 101. OBR/LARC 2010Equipes que representaram o ES:• Equipe do CEDTEC obteve o segundo lugar na Categoria Resgate – nível 1 (ensino fundamental);• Equipe do IFES obteve o terceiro lugar Categoria Resgate – nível 2 (ensino médio);• Equipe da UFES ficou em primeiro lugar na categoria IEEE SEK da competição Latino- Americana.
  102. 102. OBR/LARC 2011• Equipe do colégio Salesiano obteve o 13º lugar na categoria Resgate A – nível 1;• Equipe do IFES obteve o 7º lugar Categoria Resgate A – nível 2 (ensino médio) e o 1º lugar na categoria Resgate B;• Equipe da UFES ficou em 2º lugar na categoria IEEE SEK da competição brasileira e em 1º na competição Latino-Americana (na Colômbia). É tetracampeã!
  103. 103. RoboCup Junior 2011 • Equipe Emerotecos (IFES): 7º lugar na categoria Rescue B!
  104. 104. Robô da Emerotecos (IFES) em 2011 Prêmio de Melhor Vídeo na Mostra Nacional de Robótica de 2011
  105. 105. RoboCup Junior 2011 • Equipe Hipérion, de São Paulo: primeiro lugar na categoria Rescue A!!
  106. 106. RoboCup Junior 2012 • Equipe Emerotecos, do IFES: melhor robô e terceiro lugar no supertimes do Resgate B!
  107. 107. Robô da Emerotecos (IFES) em 2012
  108. 108. Robô da Emerotecos (IFES) em 2012
  109. 109. Robô da Emerotecos (IFES) em 2012
  110. 110. Robô da Emerotecos (IFES) em 2012
  111. 111. Robô da Emerotecos (IFES) em 2012 Felipe Nascimento Martins
  112. 112. RoboCupVisão: “Até 2050, desenvolver um time de robôs humanóides autônomos que possa vencer a seleção humana campeã do mundo”.
  113. 113. RoboCup
  114. 114. RoboCupVisão: “Até 2050, desenvolver um time de robôs humanóides autônomos que possa vencer a seleção humana campeã do mundo”. Alguém acredita??
  115. 115. PETMAN – Boston Dynamics
  116. 116. Justin – German Aerospace Center (DLR) Felipe Nascimento Martins
  117. 117. Cursos Gratuitos On-Line• Cursos on-line gratuitos com professores de Stanford, MIT, Berckeley, Harvard e outras:• Intro to Robotics: http://see.stanford.edu/see/courses.aspx• Introduction to Artificial Intelligence: www.ai-class.org• Machine Learning: www.ml-class.org• Programming a Robotic Car: www.udacity.com• Artificial Intelligence: https://www.edx.org/courses• Circuits and Electronics: https://www.edx.org/courses
  118. 118. Obrigado! Felipe Nascimento Martins Twitter: @f_n_martinshttp://www.facebook.com/felipenm felipe.n.martins@gmail.com Felipe Nascimento Martins
  119. 119. Referências BEKEY, G.; YUH, J. The Status of Robotics. Report on the WTEC International Study: Part II. IEEE Robotics and Automation Magazine, v. 15, n. 1, p. 80–86, 2008. CARELLI, R. Notas de aula da disciplina de Robótica Industrial. PPGEE/UFES, 2012. SANTOS, Vítor M. F. Robótica Industrial. Capítulos 1 e 2. Universidade de Aveiro, 2003-2004. SPONG, M.W. HUTCHINSON, S. VIDYASAGAR, M. Robot Dynamics and Control. ed. Wiley, 2005. SECCHI, H. Uma Introdução aos Robôs Móveis. Monografia premiada no concurso da Associação Argentina de Controle Automático – AADECA, 2008. Edição brasileira, 2012.

×