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Robótica

Introdução a Robótica

Flávio Vidal, MSc – Robótica – 1/2008

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Histórico– A palavra robô, vem da palavra Tcheca “robota”, que significa trabalho árduo ou trabalho escravo.– Ela foi usada pela primeira vez em uma peça de ficção (RUR) do autor KAREL CAPEK, em 1920.– A palavra Robótica, foi citada pela primeira vez em uma história de ficção (Runaround) do autor Isaac Asimov, em 1942.

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Histórico

1ªlei:"Um robô não pode ferir um ser humano ou, permanecendo passivo, deixar um ser humano exposto ao perigo".

2ª lei:"O robô deve obedecer às ordens dadas pelos seres humanos, exceto se tais ordens estiverem em contradição com a primeira lei".

3ª lei:"Um robô deve proteger sua existência na medida em que essa proteção não estiver em contradição com a primeira e a segunda leis".

0ª lei:" Um robô não pode causar mal à humanidade nem permitir que ela própria o faça".

O grande escritor americano de ficção científica Isaac Asimov estabeleceu quatro leis muito simples para a robótica:

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Histórico

– Puma (1978) – Primeiro manipulador guiado por sensores que foi utilizado pela industria.

Parceria entre:Universidade de StanfordUnimationGM

– AGM (Automatic Guided Vehicles), foram os primeiros robôs móveis.

Criados em 1954.

Barret Eletronics Corporation

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Historico• 250 a.C. – Surge a clepsadra, ou relógio de água, na Grécia. Seu funcionamento se dava através de um sifão,

utilizava a água, de forma reciclada, para medir o tempo.• Idade média – Surgem os relógios de pêndulo.• Séc. XVIII – Surgem os relógios de mola. Também houve a criação dos autômatos, os ancestrais dos robôs

modernos. O autômato era uma complexa marionete mecânica que imitava a forma do corpo humano (ou de animais), possuindo braços, lábios e outras partes dirigíveis. Eles realizam atividades como escrita, desenho, tocar piano e até flauta. Inicia-se a Revolução Industrial na Inglaterra.

• Séc. XIX – Utilização dos autômatos em certas máquinas usando específicos processos industriais.• Séc. XX – Para permitir que o autômato fosse flexível para ser aplicado eficientemente em industrialização, foi

requerido o desenvolvimento de modernos computadores, controle com feedback dos atuadores, transmissão de potência das engrenagens e desenvolvimento de sensores.

• 1926 – Criação do primeiro movimento envolvendo robôs denominado Metropolis.• 1948 – O neurofisiologista inglês W. Grey Walter construiu Elmer, uma tartaruga mecânica movida a luz solar e

que se dirigia à sombra quando estava descarregada e ao sol quando estava sem energia.• 1959 – Lançado o 1º robô industrial pela empresa americana Animation Incorporation.• 1962 – A General Motors instalou o seu primeiro robô Unimation.• 1969 – Foi construído pelo Standford Research Institute, o mais sofisticado robô móvel, este robô usava visão

para controlar seus movimentos. Este robô foi chamado Shakey e foi dado a ele tarefas a serem executadas, tais como: reconhecer um objeto usando visão, achar o caminho para o objeto e outras ações sobre o objeto tal como como empurrá-lo.

• 1970 – O Lunokohod, um russo, pôde explorar a superfície da lua com um controle remoto daqui da terra. O primeiro robô o qual poderia ser programado para responder a uma informação de sensor externo sem uma intervenção humano direta foi construído em um laboratório de inteligência artificial para testar o reconhecimento.

• 1976 – É utilizado pela 1ª vez um braço mecânico para coletar amostras do solo marciano pela NASA.• 1998 – Um pequeno robô denominado Sojourner, levado pela sonda Pathfinder, explora a superfície do planeta

Marte, trazendo imagens do planeta para a Terra e realizando análises geológicas.

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Tipos de Rôbos1. Manipuladores: estão fisicamente ancorados (ou fixos)

a seu local de trabalho

Em uma linha de montagem industrial ou uma estação espacial. Robôs industriais, automóveis

2. Móveis: se deslocam por seu ambiente usando rodas, pernas ou mecanismos semelhantes

Veículos aéreos não-tripulados (UAV – unmanned air vehicle) usados para vigilância e operações militares

3. Humanóides: híbrido, um robô móvel equipado com manipuladores cuja estrutura física imita o torso humano

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Gerações dos Robôs

1. Primeira Geração:Realiza apenas movimentos pré-programadosRetornam poucas informações sobre o ambiente

Situações de abstruçõesConfirmação sobre os movimentos executados

2. Segunda Geração:Comunicação com o ambienteSistema de sensoriamento e identificação

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T-Rot

Possui sensores que ajudam a manipular objetos delicados como ovos e cristais.

Possui duas câmeras que são capazes de diferenciar rostos e objetos.

Matem conversas simples. Entende e executa ordens.

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COG

• Laboratório de Inteligência Artificial do Instituto de Tecnologia de Massachusetts, na cidade de Cambridge, Estados Unidos.

• Objetivo: Ser capaz de Aprender com um comportamento equivalente a um recém-nascido.

• Recebe os ensinamentos de uma figura materna, uma mulher de verdade, sendo programado para reconhecê-la.

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Gengis e AtilaGêngis e Átila são parte de um projeto do Laboratório de Inteligência Artificial do MIT, iniciado por Rodney Brooks no início da década passada, que tem como estratégia o desenvolvimento de robôs inteligentes.

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Yamabico

• Universidade de Tsukuba– pesquisas sobre robôs móveis autônomos

É parte de um projeto que não foi iniciado com a pretensão única de desenvolver o robô, mas também para servir como uma ferramenta que possibilitasse o estudo dos sensores, hardware, e software para robôs móveis

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Humanoid

Projeto iniciado em 1992

Capacidade de compreender, reconhecer, expressar em um sistema que permite que o robô e o ser humano possam construir um espaço mental e físico de forma cooperativa

O Projeto foi dividido em quatro grupos:

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Novos caminhos

• Suplantar a Humanidade?

• Complementar?- Psicologia e topologia cerebral.

- Análise do Comportamento (behaviorismo).

- Alternativas a criatividade.

• Continuidade da “raça” humana?- Limitações do corpo físico (tempo, mecânicas...)

- “Feitos a sua imagem e semelhança.”

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Ciclo de Vida

• Auto-Reprodução

• Utilização de técnicas de permutação (algoritmos genéticos) para melhoria controlada da espécie

• Rápida capacidade de Melhoria na Escala Evolutiva

• “Seriam robôs uma nova raça?”

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Novas tecnologias

• Agentes móveis- Insetos que se misturam ao ecosistema.

- Outras inserções nos meios de análise.

• Cotidiano (carros, casas, wearable computers)

• Nanorobots

• Realidade Virtual- Simulações e utilidades.

- Robocode

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Roboética

• Problemas- Substituição da Mão de Obra

- O poder dos Super Robôs (capacidade mecânica e processamento/armazenamento)

- Legislação para os “robobeams”

- Ética para os robôs (reinserção das três/quatro leis e construção de IA’s através do paradigma da inferência)

- Direitos das máquinas

- “Você seria capaz de diferenciar um animal simples de um robô?”

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Vida versus Máquina

• Animais Unicelulares (ameba, protomiticondria)

• Animais de Pequeno Porte (animais domésticos, de estimação, de guarda)

• Animais de Grande Porte (cavalos, animais utilitários)

• Nanorobôs

• Autômatos (reprodutivos ou não) ex.: Aybo, robots de estimação, alarmes inteligentes

• Carros robô (Robot Race, Carnegie Mellon RedTeam)