robótica básica

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Robótica básica

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O termo Rob (ou robot) tem origem na palavra checa robota, que significa "trabalho forado"

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SUMRIO

1 - Introduo ........................................................................................................................5

62 Histria.............................................................................................................................

3 - Algumas definies de robs............................................................................................7

84 Robtica............................................................................................................................

5 - Estatstica na rea de Robtica........................................................................................10

6 Resoluo, Repetibilidade e Preciso.............................................................................12 137 Viso geral......................................................................................................................

148 Configurao do Brao Mecnico..................................................................................

269 Sensores..........................................................................................................................

10 - Aplicao.......................................................................................................................27

11 - Sistema Robtico...........................................................................................................29

3212 Usos contemporneos dos robs...................................................................................

3313 Desenvolvimentos atuais..............................................................................................

3414 Expectativas futuras......................................................................................................

3515 Competies de robs...................................................................................................

16 - Segurana na Robtica..................................................................................................36

17 - Programao..................................................................................................................37

18 - ACL - Advanced Control Language.....................39

19 - Referncias....61

1 Introduo

O termo Rob (ou robot) tem origem na palavra checa robota, que significa "trabalho forado", esta palavra surgiu em meados de 1921, numa pea do dramaturgo Karel Capek, na qual existia um autmato com forma humana, capaz de fazer tudo no lugar do homem.

Os robs so comumente utilizados na realizao de tarefas em locais insalubres ou de tarefas perigosas para os seres humanos. Os robs industriais usados nas linhas de produo so a forma mais comum de robs, porm isto vm sendo substitudo recentemente por modelos comerciais como os limpadores de pisos, aspiradores e cortadores de gramas.

Outras aplicaes incluem o tratamento de lixo txico, explorao subaqutica e espacial, cirurgias, minerao, busca e resgate, localizao de minas terrestres entre outras. Os robs cada vez mais aparecem nas reas do entretenimento e tarefas caseiras.

Em usos prticos, um rob um dispositivo autnomo ou semi-autnomo que realiza trabalhos de acordo com um controle humano, controle parcial com superviso, ou de forma autnoma.

2 Histria

A idia de pessoas artificiais data de pocas como a lenda de Cadmus, que semeou os dentes de um drago que se transformaram em soldados, e do mito do Pygmalion, no qual a esttua de Galatea se torna viva. O escritor checo Karel apek introduziu a palavra "Rob" em sua pea "R.U.R" (Rossuum's Universal Robots) em 1921. O termo "rob" realmente no foi criado por Karel apek, mas por seu irmo Josef, outro respeitado escritor checo. As idias mais antigas que se conhecem sobre a robtica datam de 350 D.C., pelo matemtico grego Archytas de Tarentum. Ele criou um pssaro mecnico que ele batizou de The Pigeon. O pssaro era propulsionado por vapor.

O primeiro projeto documentado de um rob humanide foi feito por Leonardo da Vinci, figura 1, por volta do ano de 1495. As notas de Da Vinci, redescobertas nos anos 50, continham desenhos detalhados de um cavaleiro mecnico que era aparentemente capaz de sentar-se, mexer seus braos, mover sua cabea e o maxilar. O projeto foi baseado em sua pesquisa anatmica documentada no Homem Vitruviano. No conhecido se ele tentou construir o rob.

Figura 1 Leonardo da Vinci

O primeiro rob funcional foi criado em 1738 por Jacques de Vaucanson, que fez um andride que tocava flauta, assim como um pato mecnico que comia e defecava. A histria "The Sandman" de E.T.A. Hoffmann traz uma mulher mecnica semelhante a uma boneca. Uma onda de histrias sobre autmatos humanides culminou com a obra "Electric Man" (Homem Eltrico), de Luis Senarens (1885).

Uma vez que a tecnologia avanou a ponto das pessoas preverem as criaturas mecnicas como sendo mais semelhantes a brinquedos, as respostas literrias ao conceito dos robs refletiram o medo dos seres humanos, de serem substitudos por suas prprias criaes. Frankenstein (1818), conforme figura 2, muitas vezes considerado o primeiro romance de fico cientfica, se tornou sinnimo deste tema.

Figura 2 - FrankensteinQuando a pea de apek RUR introduziu o conceito de uma linha de montagem que utilizava robs para tentar construir mais robs, o tema recebeu uma conotao econmica e filosfica, posteriormente propagada pelo filme clssico Metropolis (1927), e pelos populares Blade Runner (1982) e The Terminator (1984). Com os robs se tornando mais reais e a perspectiva do surgimento de robs inteligentes, uma melhor compreenso das interaes entre os robs e o homens abordada em filmes modernos como A.I. (2001) de Spielberg, figura 3, e Eu Rob (2004) de Proyas.

Figura 3 A.I.

Muitos consideram o primeiro rob segundo as definies modernas como sendo o barco teleoperado, inventado por Nikola Tesla e demonstrado em uma exibio no ano de 1898 no Madison Square Garden. Baseado em sua patente Tesla desejava desenvolver o "torpedo sem fio" para se tornar um sistema de armas para a marinha estadunidense.

Nos anos 30, a Westinghouse fez um rob humanide conhecido como Elektro. Ele foi exibido no World's Fair de 1939 e 1940. O primeiro rob autnomo eletrnico foi criado por Grey Walter na Universidade de Bristol, na Inglaterra, no ano de 1948.

3 Algumas definies de Rob:

Texto da Comp.Robotics

Dispositivos eletromecnicos pr-programveis para execuo de uma variedade de funes

Dicionrio Webster

Dispositivo automtico que executa funes normalmente atribudas a humanos ou uma mquina com a forma de humano!.

Eshed Robotics 1984

Um rob um brao mecnico, um manipulador concebido para levar a cabo muitas tarefas diferentes e capaz de ser programado sucessivamente. Para levar a cabo as tarefas atribudas, o rob move componentes, objetos, ferramentas e outros dispositivos especiais por meio de movimentos e pontos pr-programados.

P. McKerrow em 1986

Um rob uma mquina que pode ser programada para fazer uma variedade de tarefas do mesmo modo que um computador um circuito eletrnico que pode ser programado para fazer uma variedade de tarefas.

McKerrow sobre Robtica

Robtica a disciplina que envolve:

a) o projeto, construo,controle e programao de robs;

b) o uso de robs para resolver problemas;

c) o estudo dos processos de controle, sensores e algoritmos usados em humanos, animais e mquinas;

d) a aplicao destes processos de controle e destes algoritmos para o projeto de robs.

The Robot Institute of Amrica

Um rob um manipulador multi-funcional programvel projetado para mover materiais, componentes, ferramentas ou dispositivos especiais atravs de movimentos programveis variveis para a execuo de uma variedade de tarefas.

Standard International ISO 8373:1994 (E/F) (traduzido) Rob industrial manipulador: Manipulador de mltiplas funes automaticamente controlado, reprogramvel nos trs ou mais eixos, que podem ser fixos ou mveis, em aplicaes industriais da automatizao. O rob inclui - os manipuladores - o sistema de controle (hardware e software)

4 Robtica

De acordo com o American Heritage Dictionary, a robtica a cincia ou o estudo da tecnologia associado com o projeto, fabricao, teoria e aplicao dos robs.

A palavra robtica foi utilizada pela primeira vez na histria de fico cientfica de Isaac Asimov "Liar!" (1941). Nela, o autor se refere s 'trs regras da robtica' que posteriormente se tornaram as "Trs leis da Robtica" na publicao de fico Eu, Rob, conforme a figura 4.

Figura 4 Eu, Rob

As trs leis so:

1- Um rob no pode machucar um ser humano, ou, por omisso, permitir que um ser humano se machuque.

2- Um rob deve obedecer as ordem recebidas pelos seres humanos, a no ser no caso de estas ordens entrarem em conflito com a Primeira Lei.

3- Um rob deve proteger sua prpria existncia, contanto que tal proteo no entre em conflito com a Primeira ou Segunda Lei.A robtica requer conhecimentos sobre eletrnica, mecnica e software de programao. Dependendo do tamanho do projeto conhecimentos sobre cinemtica, pneumtica, hidrulica e microcontroladores / CLPs podem ser necessrios. O processo padro de criao de robs comea pela explorao dos sensores, algoritmos e atuadores que iro ser requeridos para o trabalho desejado.

Aps a plataforma bsica estar completa, os sensores e as outras entradas e sadas do rob so conectadas a um dispositivo que tomar as decises, sendo mais comum o uso de um microcontrolador. Este circuito avalia os sinai