Douglas Wildgrube BertolDEE - Engenharia Elétrica | CCT

Introdução

AS2ROB1 – Fundamentos de Robótica | Joinville | 26/02/2016

2

Discussão

O que vocês tem na imaginação quando se fala de Robôs?

14

Histórico do cinema

15

Histórico do cinema

16

Histórico do cinema

17

Histórico do cinema

18

Histórico do cinema

19

Histórico do cinema

20

Histórico

• Máquinas que realizam tarefas repetitivas existem desde o século III a.C.

• Robôs não mecânicos sempre existiram no imaginário humano.

• Robôs mecânicos existem na ficção desde o início do século XX.

• Robôs industriais: a partir de 1960.

21

Histórico

• 270 A.C.: E engenheiro grego Ctesibius criou órgãos e relógios movidos a água, com figuras que se moviam.

pré-história

22

Histórico

• 1774: Inventores suíços Pierre e Henri-Louis Jacquet-Droz criaram autômatos:

‒ Um garoto que escrevia uma mensagem de até 40 caracteres,

‒ Uma mulher que tocava piano.

pré-história

23

Histórico

• 1801: Tear de cartão perfurado de Jacquard.

pré-história

24

Histórico

• 1818: Mary Shelley’s Frankenstein.

• 1830: O primeiro torno automatizado é criado pelo americano Christopher Spencer.

• 1892: Babbitt cria um guindaste motorizado com uma garra usada para remover os lingotes de ferro de uma fornalha.

pré-história

25

Histórico

• O termo robô surge na peça R.U.R. (Rossum's Universal Robots)(1921), do escritor checo Karel Capek.

robô

• "Robô" vem do termo checo "robota", que significa trabalho forçado.

• Os robôs eram escravos, criados para satisfazer a vontade dos homens.

• Não eram mecânicos, mas criados por “engenharia genética”.

• Capek morre em 1938, perseguido pela Gestapo.

26

Histórico

• O filme mudo de Fritz Lang tem como personagem principal a robô fêmea Robotrix (Maschinenmensch), a cópia de uma líder trabalhista.

• Criada para oprimir os trabalhadores.

Metrópolis (1926)

27

Histórico

• Até esta época autores tinham complexo de Frankenstein.

• Isaac Asimov mudou isso:‒ Robbie (1940): a primeira história com

um personagem robô, uma babá que salva uma criança.

‒ Liar (1941): introduz a primeira psicóloga de robôs, a Dra. Susan Calvin.

complexo de Frankenstein

28

Histórico

• O termo “robótica” surge na história “Rundaround”, também de Asimov (1942).

‒ Tem o sentido da ciência que estuda a construção de robôs.

• As histórias de Asimov foram coletadas no livro “Eu, Robô”. Elas também introduziram:

‒ O cérebro positrônico: o “precursor” do microprocessador.

‒ As três leis da Robótica.

robótica

29

Histórico

1. Um robô não pode ferir um ser humano ou, por inação, permitir que um ser humano sofra algum mal.

2. 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.

3. Um robô deve proteger sua própria existência desde que tal proteção não entre em conflito com a primeira ou segunda leis.

A implementação destas leis ainda estão além da nossa capacidade tecnológica.

leis da robótica (1942)

30

Histórico

• No final da década de 40 e início da de 50 são iniciadas as primeiras pesquisas com robôs reais.

• 1947: Impulsionados pelo programa da bomba atômica, o Laboratório Nacional em Argonne desenvolve o primeiro manipulador robótico tele operado.

fição à realidade

• 1948: É adicionado um sensor de força ao robô.

• 1951: É desenvolvido o primeiro manipulador articulado tele-operado, pela Comissão de Energia Atômica Francesa.

31

Histórico

• 1948: Nobert Wiener publica o livro “Cybernetics”, que definem as principais ideias sobre controle e comunicação em sistema mecânicos e animais.

• 1954: George Devol cria o termo Universal Automation e inicia o desenvolvimento de robôs programáveis.

1948-1956

• Ainda em 1954: junto com Joseph Engelberger, Devol cria a Unimation.

• 1956: John McCarthy cria o termo “Artificial Intelligence” e em 1958 cria a linguagem LISP.

32

Histórico

• Grey Walter cria oito “tartarugas robóticas”.

• Possuindo uma fotocélula, dois motores e controladas por válvulas, estes robôs exibiam um comportamento semelhante ao de seres vivos.

• Procuravam fontes de luz e dançavam em volta delas até que suas baterias se acabassem.

• Inteligência “bacterial”…

Elsie the Tortoise (1949-1950)

34

Histórico

• 1960: A Unimation inicia o desenvolvimento do robô UNIMATE e é comprada pela Condec Corporation.

• 1961: George Devol consegue a patente (pedida em 1954) para um “Programmed Article Transfer Machine”, também conhecido como manipulador industrial..

• 1962: A General Motors instala o primeiro robô industrial do mundo em uma linha de produção, um UNIMATE.

década de 60

• Obedece comandos armazenados em um cilindro magnético

• 1 tonelada

• Também foi usado para automatizar a fabricação de tubos de TV.

35

Histórico

• 1968: A General Electric constrói o “Four LeggedWalking Truck” para o exército americano:

• Os movimentos são comandados por um operador dentro do robô.

• O operador humano controla os passos deste robô apertando pedais.

• A coordenação dos movimentos das pernas é realizada por um computador.

1968

36

Histórico

• 1968: O Stanford Research Institutedemonstra o que é reconhecido como o primeiro robô inteligente, o Shakey.

1968

37

Histórico

• SRI International's Artificial Intelligence Center (AIC) desenvolveu Shakey por um período de seis anos, iniciando em 1966.

• O robô é capaz de interpretar visualmente o meio onde está inserido, localizar objetos, navegar entre os objetos e raciocinar sobre suas ações.

• Foi nomeado por causa de seus movimentos erráticos e “balançantes”.

Shakey

38

Histórico

• 1968: Kawasaki licencia os robôs hidráulicos projetados pela Unimation e inicia a produção no Japão.

• 1969: Na universidade de Stanford um braço robô é desenvolvido e se transforma em um padrão para projetos de pesquisa.

‒ O braço é o primeiro impulsionado eletricamente e controlado por um computador.

‒ Ele torna-se conhecido como o braço de Stanford.

1968-1969

39

Histórico

• 1973: Milacron T3: o primeiro robô manipulador industrial controlado por um minicomputador é desenvolvido por Richard Hohn:

‒ The Tomorrow Tool

• 1973: Diversas linguagens de programação para robôs surgem, como WAVE e AL.

• 1974: O prof. Scheinman, construtor do Braço de Stanford, funda a Vicarm Inc. para vender uma versão comercial do braço, controlado por um minicomputador.

• 1975: Segundo Joseph Engelberger, este é o primeiro ano que a Unimation tem lucro.

• 1977: Unimation adquire a Vicarm Inc.

• 1977: Asea europeia inicia a produção de diversos manipuladores controlados por microcomputador. Ela se tornará a maior fabricante do mundo, a ABB.

1973-1977

40

Histórico

• A Sankyo do Japão e a IBM iniciam a comercialização de robôs SCARA:

‒ Selective Compliant Articulated Robot Arm

• Desenvolvido pela Universidade de Yamanashi, é usado em industrias de montagem de pequenas peças:

‒ computadores,

‒ componentes eletrônicos,

‒ placas de circuito impresso.

SCARA - 1979

41

Histórico

• Utilizando tecnologia da Vicarm, Unimation desenvolve o manipulador PUMA (Programmable Universal Machine for Assembly). O PUMA foi um dos maiores sucessos comerciais de todos os tempos e ainda é usado em industrias e laboratórios de pesquisa.

PUMA - 1978

42

Histórico

• Nos anos 80 acontece o maior crescimento de manipuladores industriais, alimentado principalmente pelo aumento da qualidade e a diminuição do ciclo de vida da indústria automobilística.

• 1982: Robótica é reconhecida como tecnologia estratégica pela Organisation for Economic Cooperation and Development.

• 1982 Fanuc do Japan e General Motors se associam para comercializar robôs nos USA.

• 1986: Com a licença da Unimation terminada, Kawasaki desenvolve e produz sua própria linha de robôs.

• 1986: Rodney Brooks…

• 1988: Inglaterra, França e outros países fundam seus centros de pesquisa em robótica.

década de 80

43

Histórico1986: Brooks’ Subsumption Architecture

44

Histórico

• Em 1986, Rodney Brooks, do MIT, propões a “SubsumptionArchitecture”.

• Defendia uma nova abordagem para IA:‒ incremental.

‒ arquitetura em camadas.

‒ aprendizado.

• Cria um rebuliço na área de IA com papers entitulados:‒ “Intelligence without Reasoning”

‒ “Intelligence without Representation”

‒ “Elephants don’t play chess”

‒ “Building brains for bodies”

• Constrói diversas “criaturas” que exibem comportamento inteligente.

‒ copia comportamentos simples de insetos.

1986: Brooks’ Subsumption Architecture

45

Histórico

• Hannibal & Atilla

criaturas de Brooks

46

Histórico

• 1988: Brooks cria uma empresa para fabricação de robôs.‒ “Eu acredito que no ano 2020 todo lar americano vai ter um robô

inteligente. E eu quero fornecer estes robôs…” (IJCAI, 2001)

• Hoje: www.irobot.com‒ Fabrica aspiradores, limpadores, avatares, etc.

iRobot

47

Histórico

• Grupo Suiço Stäubli, que já distribuía robôs Unimation na Europa desde 1982, compra a Unimation do grupo Westinghouse.

• Fabrica hoje mais de 1400 robôs de precisão por ano.

• Grupo fundado em 1892, especializado em equipamentos têxteis.

1988 - Stäubli

48

Histórico

• Os anos 90 vêm com as aplicações de robôs se expandindo para a indústria de serviços.

• Início do uso doméstico.

• 1994: DANTE - Robô de 6 pernas usado para explorar vulcões autonomamente (CMU).

• 1997: Missão Pathfinder da NASA. O mundo para assistindo imagens transmitidas de marte pelo robô.

• 1997: Honda Asimo, protótipo humanoide.

década de 90

49

Histórico1994 - Cog

50

Histórico1996 – NASA DANTE

51

Histórico1997 – NASA Pathfinder

52

HONDA Asimo (1997)1997 – HONDA Asimo

53

Histórico

• Diversas novas aplicações para robôs surgem todos os dias.

• Novas empresas são criadas e se fundem.

• Pesquisa com ênfase em humanóides.

• 2001: Sony Lança o AIBO, o primeiro cachorro doméstico robótico.

• 2003: Sony lança Qrio.

• 2003: Fujitsu’s HOAP-2

século XXI

54

Histórico2003 – Fujitsu HOAP-2

55

Histórico

• 2005: é lançado o BigDog pela Boston Dynamics (1992)

• 2013: bípede Atlas

• 2013: é comprada pela Google X

Boston Dynamics

Bigdog

Petman

Atlas Atlas 2

SpotMini

Handle

56

Histórico2015 – DARPA challenge

fail

HUBO

57

Conclusão do Histórico

• Grandes Fabricantes:‒ ABB

‒ GE/Fanuc

‒ Motoman-Yaskawa

‒ Kawasaky

‒ Honda

• E centenas de outros…

• Coisas interessantes‒ Cassie

‒ HyQ

‒ SouthKorea

‒ Waymo

‒ Waymo 360