Robótica: introdução, arquiteturas e aplicações

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1 Robótica: introdução, arquiteturas e aplicações
Universidade Federal da Bahia Instituto de Matemática Departamento de Ciência da Computação MAT054 – INTELIGÊNCIA ARTIFICIAL Robótica: introdução, arquiteturas e aplicações ALUNOS Daniel de Souza Vasconcelos Viviane Queiroz Silva

2 Apresentação O que é robótica Histórico Eu, Robô
Classificação dos Robôs Leis da robótica Arquitetura Aplicações Atividade

3 O que é Robótica? Sobre a Robótica
"É a ciência dos sistemas que interage com o mundo real com pouca ou nenhuma intervenção humana." Área que desenvolve dispositivos que realizam tarefas onde a presença humana se torna difícil, arriscada e até mesmo impossível. Busca o desenvolvimento e integração de técnicas e algoritmos para criação de robôs. Motivação: Necessidade de se realizar tarefas com eficiência e precisão

4 Histórico Motivação: desejo humano de construir uma máquina com “inteligência” capaz de agir e pensar como ele. “escravo metálico” x necessidade Grécia Antiga Não existia nenhuma necessidade prática ou econômica, nem nenhum sistema complexo de produtividade que exigisse a existência deste tipo de ‘aparelho’ Leonardo Da Vinci Pioneiro no estudo sobre anatomia humana que possibilitou um maior conhecimento para criação de articulações mecânicas

5 Histórico Leonardo Da Vinci
Resultado dos estudos: construção de bonecos que moviam as mãos, os olhos, as pernas e que conseguiam realizar ações simples como escrever ou tocar alguns instrumentos. Isaac Asimov Em 1950 publicou “I, Robot (Eu, Robô)” Apresentou em seus contos as “três leis da robótica”, posteriormente ampliadas para quatro.

6 Eu, Robô Câmeras, ultra-som para medir o ambiente, giroscópios..
Sobre Robôs São agentes físicos que executam tarefas manipulando o mundo físico São equipados com efetuadores e sensores Efetuadores: meios pelos quais os robôs se movem exercendo forças físicas sobre o ambiente Pernas, rodas, articulações e garras Sensores: interface perceptiva entre robôs e seu ambiente Câmeras, ultra-som para medir o ambiente, giroscópios..

7 Tipos de Sensores Sensores
Passivos => São observadores que captam sinais gerados por outras fontes no ambiente. Ex: Câmeras. Ativos => Enviam energia ao ambiente contando que esta energia será refletida de volta ao sensor pra a transmitir algum tipo de informação como obstáculos, etc. Ex: Sonar A depender do tipo de informação que os sensores ativos e passivos captam, eles podem ser: Sensor de sonar Sensores táteis Sensores de tratamento de imagens Sensores proprioceptivos Sensores inerciais Sensores de força Sensores de torque

8 Efetuadores Grau de liberdade (GDL)– conta-se um grau de liberdade para cada direção que o robô ou os efetuadores possam se mover. Articulações de revolução – geram movimentos de rotação. Articulação prismática – gera movimento de deslizamento. Tração diferencial – rodas ou esteiras acionadas independentemente, uma em cada lado. Tração sincronizada – cada roda pode se mover ou girar em torno de seu próprio eixo.

9 Classificação Manipuladores: estão fisicamente ancorados (ou fixos) a seu local de trabalho Em uma linha de montagem industrial ou uma estação espacial. Robôs industriais, automóveis 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 Humanóides: híbrido, um robô móvel equipado com manipuladores cuja estrutura física imita o torso humano

10 Leis da Robótica Lei Zero: Um robô não pode causar mal há humanidade ou, por omissão, permitir que a humanidade sofra algum mal, nem permitir que ela própria o faça. Lei 1: Um robô não pode ferir um ser humano, ou por omissão, permitir que um ser humano sofra algum mal. Lei 2: Um robô deve obedecer às ordens que lhe sejam dadas por seres humanos, exceto nos casos que em tais ordens contrariem a Primeira Lei. Lei 3: Um robô deve proteger sua própria existência, desde que tal proteção não entre em conflito com a Primeira e a Segunda Leis.

11 Arquiteturas Arquiteturas de Software para robótica devem decidir como combinar controle reativo e controle deliberativo. Controle Reativo: é orientado para sensores e é apropriado para tomadas de decisões de baixo nível em tempo real. Controle Deliberativo: é mais apropriado para tomadas de decisões a nível global pois estas tomadas de decisões dependem de informações que não podem ser percebidas em tempo real. As arquiteturas que combinam técnicas reativas e deliberativas são chamadas de Arquiteturas Híbridas.

12 retrair, levantar mais alto
Tipos de Arquiteturas Arquitetura de Subsunção (Brooks, 1986) – é uma estrutura para montagem de controladores reativos a partir de máquinas de estados finitos. As máquinas de estados finitos que utilizam relógios internos para controlar o tempo de duração do percurso de um arco são conhecidas como MEFAs. S3 S4 S1 S2 Parali- sado? avançar não baixar erguer empurrar para trás sim retrair, levantar mais alto

13 Tipos de Arquiteturas Arquitetura de Três Camadas – é uma arquitetura híbrida que consiste em uma camada reativa, uma camada executiva e outra camada deliberativa. Camada reativa: fornece controle de baixo nível ao robô. Camada executiva: serve como o fator de união entre a camada reativa e a deliberativa. Camada deliberativa: gera soluções globais para tarefas complexas usando um planejamento.

14 Aplicações da Robótica
Robótica Industrial A área com os conceitos técnicos mais bem fundamentados e implementados em robôs. Geralmente possuem a forma de um braço e são utilizados para tarefas mecânicas de montagem. Classificados de acordo com o grau de liberdade de seu corpo

15 Aplicações da Robótica
Robótica na Saúde Cirurgias à distância, aplicação mais importante para robôs nesta área. Um cirurgião especialista pode realizar a cirurgia em um paciente que se encontra até mesmo em outro país.

16 Aplicações da Robótica
Robótica para Entretenimento A tecnologia em serviço da diversão. Principal objetivo desses robôs é entreter. Segmento da robótica que tem crescido muito, acelerando muito o desenvolvimento na área.

17 Atividade Idealize um robô e especifique sua principal atividade (o que ele executa), daí então, identifique quais sensores e efetuadores ele deverá possuir para realizar estas funções.