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Robótica e Automação
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Robótica
Ramo da tecnologia que estuda o
“design, construção e uso de máquinas
(robôs)para executar tarefas tradicionalmente
feitas por seres humanos”
Encyclopædia Britannica
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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)
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AutômatoMáquina, aparelho ou dispositivo que executa certos trabalhos ou funções,
comumente efetuados por uma pessoa.
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Robótica x Automação
Automação é a tecnologia que se preocupa com o uso de sistemas
mecânicos/elétricos/computacionais para controlar um processo de
produção
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História· 350 a.C: O matemático grego Arquitas
cria “OPombo”, 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
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Em 1954, George Devol cria a patente de um equipamento chamado “Programmed Article Transfer”(Máquina de Transferência Programada),a qual sua principal função era a transferência de objetos de um ponto a outro.
Em 1956 George Devol e Joseph Engelberger formam a primeira empresa de robôs industriais chamada UNIMATION.
Em 1961 o primeiro produto da UNIMATION chamada “Unimate” foi instalada na planta da GM em Trenton,New Jersey.
Evolução da Robótica
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Em 1969 Victor Scheinman inventou na Universidade de Stanford, um robô articulado de 6 eixos,que ficou conhecido como braço de Stanford.
Isto permitiu que o robô fosse capaz de aplicações mais sofisticadas como montagem e soldagem.
Sheinman vendeu seus projetos para a Unimation, a qual o desenvolveu com o auxílio da GM e posteriormente o comercializou como a Máquina Programável Universal para Montagem(PUMA).
Em 1973 a empresa “KUKA Robotics” constroi seu primeiro robô articulado de 6 eixos conhecido como “FAMULUS”
Em 1974 a empresa “Cincinnati Milacron” introduz o primeiro robô industrial controlado por computador que move objetos em uma linha de montagem denominado T3(The Tomorrow Tool).
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As três leis da robótica❖ 1ª Lei: Um robô não pode ferir um ser humano ou,
por inação, 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 Segunda Leis.
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Gerações da Robótica
❖ Primeira Geração
➢ Robôs Manipuladores
❖ Segunda Geração
➢ Robôs Perceptivos
❖ Terceira Geração
➢ Robôs Adaptativos e Inteligentes (IA)
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Primeira Geração
Joseph Engelberger cria em 1960 o Unimate(foto) e inaugura a robótica industrial.
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Segunda Geração
Hilare – 1977
O Hilare era capaz de andar em ambientes comobstáculos parcialmente conhecidos.
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Terceira GeraçãoAIBO, o cão robô criado em 1999 pela Sony, que não só interage com o dono como também aprende com ele.
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Robótica Industrial
-Um robô industrial se trata de um braço mecânico motorizado e programável que apresenta características antropomórficas.
-O computador guarda em sua memória um programa que detalha quais movimentos devem ser feitos.
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ISO 9283
-É o padrão usado atualmente pela indústria.Visa facilitar o entendimento entre usuários efabricantes.
-Define características de funcionamento de um robô.Recomenda como realizar 14 testes paraverificar se o robô obedece a especificação.
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Conceituação da Robótica Industrial
-Classificação de um Sistema Automatizado-Automação Rígida: Máquinas não reprogramáveis.
-Automação Flexível: Máquinas reprogramáveis.
-Funcionalidades e Habilidades de um Robô-Robôs de Primeira Geração: Incapazes de obter qualquer informação sobre o meio.
-Robôs de Segunda Geração: Capazes de se comunicar com o ambiente através sistemas de sensoriamento e identificação.
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Vantagens da Robótica Industrial
-Aumento na produtividade e na rentabiliadade.
-Melhoria da qualidade devido a padronização de produtos.
-Evita desperdícios e refugos.
Menor demanda de mão-de-obra especializada.
-Operação em ambientes difíceis e perigosos.
-Operação de tarefas repetitivas e desagradáveis para o ser humano.
Tempos Modernos do cineasta Charles Chaplin
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- Capacidade de trabalho por longos períodos sem interrupção.
Vida Útil = 6 Anos Trabalho = 22 Horas/DiaDias = 7 dias da SemanaValor Unico = US$ 17 mil
Vida Útil = 30 Anos Trabalho = 8 Horas/Dia
Dias = 5 dias da SemanaValor Anual = US$ 13 mil
48 Mil Horas de Trabalho
48 Mil Horas de Trabalho
OBS:Estudo conduzido no Japão em 1983 referente ao ano de 1981;
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Desvantagens da Robótica Industrial
-Decréscimo do nível de emprego nas atividades industriais.
-Robôs substituem dezenas ou até centenas de homens em uma linha de produção.
-A OIT(Organização Internacional do Trabalho) recomenda que para reduzir as altas taxas de desemprego é necessário a:
-Redução da jornada de trabalho para 30 horas semanais
-Criação de empregos no setor de serviços sociais como saúde e educação.
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Mercado da Robótica Industrial-Por muito tempo o único concorrente da Unimation foi a Cincinnati Milacron.
-Durante os anos 70,o Japão se recusou a seguir as leis de patentes internacionais permitindo que um grande número de empresas japonesas copiassem as patentes americanas e iniciassem a produção de robôs industriais similares.
-O interese em robótica industrial cresceu no final dos anos 70 e muitas empresas americanas resolveram entrar nesse campo.
-As grandes General Eletric e General Motors se associaram com a japonesa FANUC Robotics.
-Em 1984, a Unimation foi adiquirida pela Westinghouse Eletric Coorporation por 107 milhões de doláres.
-Em 1988 a Unimation foi vendida para a francesa Staubli Faverges SCA.
-Atualmente, as empresas mais importantes no mercado mundial são: Adept Technology, Staubli-Unimation, ABB Asea Brown Boveri e a KUKA RObotics.
-No mercado brasileiro as principais marcas utilizadas são a FANUC , ABB e a KUKA .
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-Multinacional com sede em Oshinono Japão.
-Abreviatura de Fujitsu Automated Numerical Control.
-18% do Mercado Brasileiro.
Principais Marcas Utilizadas no Mercado Brasileiro
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-Multinacional com sede em Zurique na Suiça.
-A ABB resulta da fusão em 1988 de duas grandes empresas: a sueca Asea e a suíça Brown Boveri.
-33% do Mercado Brasileiro.
ABB
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-Multinacional com sede em Augsburgo na Alemanha.
-Seus fundadores são Keller e Knappich.
-O nome da empresa KUKA é uma abreviatura de Keller und Knappich Augsburg.
-13% do Mercado Brasileiro.
KUKA
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Robôs nas Indústrias
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![Page 26: Robotica e Automação - O Melhor do Slideshare](https://reader037.vdocuments.com.br/reader037/viewer/2022110200/55c9146cbb61eb3f258b46b5/html5/thumbnails/26.jpg)
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![Page 28: Robotica e Automação - O Melhor do Slideshare](https://reader037.vdocuments.com.br/reader037/viewer/2022110200/55c9146cbb61eb3f258b46b5/html5/thumbnails/28.jpg)
-Em 2001-756 mil robôs industriais no mundo360 mil no Japão99 mil na Alemanha
-Em 2005-900 mil robôs industriais373 mil no Japão139 mil na América do Norte297 mil na Europa2,6 MIL UNIDADES NO BRASIL
Dados da Federação Internacional de Robótica
Overview Mundial
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❖ Mecatrônica e 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.
Mercado de Automação
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❖ 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;
Exemplos de atividades
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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.
Maiores contratadores regionais
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O mercado seleciona profissionais por:❖Formação❖Relacionamento: capacidade
de trabalhar em equipe;❖Experiência;❖Indicação: mantenha bom
relacionamento com seus colegas
Como entrar no mercado?
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Aplicações
![Page 34: Robotica e Automação - O Melhor do Slideshare](https://reader037.vdocuments.com.br/reader037/viewer/2022110200/55c9146cbb61eb3f258b46b5/html5/thumbnails/34.jpg)
Como eles funcionam
Memória para armazenar os programas
Circuitos integrados
Sensores
Unidade de comunicação controlada por um humano
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Sensores
Segurança
Proximidade
Temperatura
Posicionamento
Seleção de material
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Circuitos integrados
Redução de custos
Maior velocidade de trabalho
Menor consumo de energia
Redução de erros
Confiabilidade
Simplifica a produção industrial
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TIPOS DE ROBÔS INDUSTRIAIS
![Page 38: Robotica e Automação - O Melhor do Slideshare](https://reader037.vdocuments.com.br/reader037/viewer/2022110200/55c9146cbb61eb3f258b46b5/html5/thumbnails/38.jpg)
ROBÔ DE COORDENAS CARTESIANAS
![Page 39: Robotica e Automação - O Melhor do Slideshare](https://reader037.vdocuments.com.br/reader037/viewer/2022110200/55c9146cbb61eb3f258b46b5/html5/thumbnails/39.jpg)
ROBÔ DE COORDENADAS CILINDRICAS
![Page 40: Robotica e Automação - O Melhor do Slideshare](https://reader037.vdocuments.com.br/reader037/viewer/2022110200/55c9146cbb61eb3f258b46b5/html5/thumbnails/40.jpg)
ROBÔ DE COORDENAS POLARES
![Page 41: Robotica e Automação - O Melhor do Slideshare](https://reader037.vdocuments.com.br/reader037/viewer/2022110200/55c9146cbb61eb3f258b46b5/html5/thumbnails/41.jpg)
ROBÔ DE COORDENADAS DE REVOLUÇÃO
![Page 42: Robotica e Automação - O Melhor do Slideshare](https://reader037.vdocuments.com.br/reader037/viewer/2022110200/55c9146cbb61eb3f258b46b5/html5/thumbnails/42.jpg)
ROBÔ SCARA
![Page 43: Robotica e Automação - O Melhor do Slideshare](https://reader037.vdocuments.com.br/reader037/viewer/2022110200/55c9146cbb61eb3f258b46b5/html5/thumbnails/43.jpg)
Inteligência Artificial
Parte das Ciências da Computação que busca simular ou emular o comportamento humano inteligente em termos de processos computacionais. [Schalkoff, 1990]
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Classificação [Russel & Norvig 1995]
Classificação dos Sistemas Inteligentes
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Computação convencional Inteligência Artificial
numérica simbólica
procedural declarativa
algorítmica heurística
Diferenças da Computação Convencional
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46
-Engenharia, robótica, matemática;-Aeroespacial, militar;-Indústria;-Telecomunicações;-Arquitetura, direito, comércio, finanças, bolsa de valores;-Medicina, biologia (biologia molecular - bioinformática);-Educação, jogos/entretenimento, literatura;-Gestão da informação, interface humano/máquina;-Produção agropecuária.
Aplicações de Inteligência Artificial
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Domótica DIY
Robótica
Domus
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Doit Yourself
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Soluções DIY-Mais baratas;
-Educativas;
-Não são estáveis;
-Adaptadasaos casos de utilização;
-Limitadas pelo conhecimento de
quemas desenvolve;
-Crescem à medida das necessidades.
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Objetivos-Melhorar bem-estar
Temperatura, luz…
-Facilitar processos; -
Alarmística
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Materiais comuns
MicrocontroladorSensores eatuadores
RádioUSBPower
Oubaterias
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RF24Network
Exemplo
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Robótica EducacionalPor ter um caráter multi disciplinar
(eletrônica, mecânica e computação) a robótica é usada como ferramenta de aprendizado
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Objetivos
Promover o estudo de conceitos multidisciplinares, como física, matemática, geografia, informática, etc.
Estimular a criatividade, raciocínio lógico e trabalho em equipe.
Noções básicas de programação.
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Robótica e a Interdisciplinaridade
Trabalha-se conceitos de muitas outras disciplinas, em prol de um único objetivo.
Pela superação dos problemas e desafios, é que se consegue o objetivo maior: O APRENDIZADO.
Um meio de motivar o aluno, demonstrando na prática alguns conceitos da física, matemática que são de difícil compreensão.
Passagem de Vídeo 01.
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Robótica Educativa
Nível de retenção do conhecimento
(Cook, J. nd Cook, L. "How technology enhances the quality of student learning". Quality Progress)
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Benefícios
A robótica educativa ajuda o aluno a:
Aplicar conhecimentos de outras disciplinas, como física, matemática, computação, etc;Aprender a estabelecer planos de trabalho;
Utilizar os conceitos aprendidos nas outras áreas para desenvolver os próprios projetos;
Garantir que o próprio aluno seja capaz de avaliar seu desempenho;
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Benefícios
Promover atividades que gerem a cooperação em trabalhos de grupo;
Estimular o crescimento individual através da troca de projetos e ideias;Desenvolver o senso de responsabilidade e despertar a
curiosidade deles perante novas ideias;
Desenvolver a confiança e auto-estima;
Desenvolver outras habilidades, ao apresentar situações que desafiem o raciocínio;
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Benefícios
Enfrentar situações que exigem tomada de decisões;
Planejar atividades, desenvolvê-las e avaliar o resultado final;
Ter responsabilidade com materiais de uso comum;
Praticar a reciclagem de materiais;
Aprender a trabalhar com diferentes ferramentas (martelo, soldas, etc).
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Materiais de ensino
Modelix:
Kit composto de lâminas furadas de diversas formas, que permitem encaixes exatos, mini ferramentas para montar, porcas, parafusos, engrenagens, eixos, polias;
É adequado para trabalhar também com sucata como material complementar à montagem;
Ideal para ser usado com alunos maiores de 10 anos estimulando a coordenação motora, o pensamento e a concentração;
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Materiais de ensino
Lego:
Os kits contem além das peças encontradas em qualquer conjunto de Lego, peças que permitem a construção de mecanismos simples tais como engrenagens, eixos, polias, motores, sensores e luzes.
Ideal para introdução de mecanismos com crianças da escola Infantil e Ensino Fundamental;
Não requer experiência em tecnologia;
Desenvolvimento apropriado para a idade crianças a partir de 5 até 8 anos (LEGO-DUPLO) e acima tem kits para construções específicas e o Lego Mindstorm.
Material mais conhecido, porém muito caro.
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Materiais de ensino
Fishertechnik:
Kits didáticos composto por peças plásticas flexíveis além de motores, lâmpadas, sensores e placas para trabalho com energia solar.
Devido a seu método de encaixe a sugestão é de que seja utilizado com crianças a partir de 10 anos.
As montagens têm uma resistência maior a quedas;
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Materiais de ensino
Tabela comparativa:
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Dificuldades
Realidade brasileira
Alto custo
Sensores em torno de 200 reais Jogo completo por 1200 reais Mas existem iniciativas com SL, e uso de sucata eletrônica.
Aprendizado delicado
Capacitação de professores
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Casos de uso
Exposição marca 50 anos da Sociesc em Joinville
Robôs feito de sucata
Combate entre robôs
Invenções gerais (energia
gerada pelo movimento de uma bicicleta, kart movido a energia elétrica, projeto de energia solar)