Slide - Aula 1 - Introdução à Robótica - 2023-1

DIG ELE041 – MANIPULADORES ROBÓTICOS Aula 1: Introduçãoà Robótica Professor: M.Sc. Gilmar Pereira Da Cruz Júnior Departamento De Engenharia Elétrica - UFMG DIG ELE041 – MANIPULADORES ROBÓTICOS Aula 1 Introdução à Robótica Professor: M.Sc. Gilmar Pereira Da Cruz Júnior gilmarpcruzjunior@gmail.com - gilmarpcjunior@ufmg.br Departamento De Engenharia Elétrica - UFMG AGENDA 1. Conceito; 2. Contexto Histórico; 3. Aplicações; 4. Robótica Móvel; 5. Estado da Arte. INTRODUÇÃO À ROBÓTICA Conceito: O que é um robô? Fonte: https://youtu.be/h_QDuYuqu9I INTRODUÇÃO À ROBÓTICA Conceito: O que é um robô? “A robot is a reprogrammable multifunctional manipulator designed to move material, parts, tools, or specialized devices through variableprogrammed motions for the performance of a variety of tasks.” – Robot Institute of America, 1979 " A machine that can Plan, Sense and Act." INTRODUÇÃO À ROBÓTICA Conceito: O almejado: Antropomórfico, (R2D2 em StarWars, Data em Star Trek, Terminator): ◦ Inteligência avançada, robusteza, pouco emocional, intuição, interpretação “escrava” dos comandos (Hal, 2001). A realidade: ◦ Em geral dependem da inteligência humana (através de operação direta ou repetição de um movimento programado). ◦ Projetado para aplicações específicas. ◦ Estendem o alcance e a capacidade humanas. ◦ Com aparência de humanos ou animais (primeiro, mecanicamente, logo em inteligência): robô humanoide e Aibo (cachorro) da Sony. INTRODUÇÃO À ROBÓTICA Conceito: Automação x Robótica Automação: ▪ Robôs de produção (Manipuladores); ▪ Células de manufaturas; ▪ Ambientes estruturados; ▪ Percepção e decisões limitadas. Robótica: ▪ Robôs de exploração (Robôs móveis); ▪ Vários ambientes; ▪ Ambientes não estruturados; ▪ Diferentes sensores. Fonte: http://roboterin.com.br/ Fonte: https://mars.nasa.gov/ INTRODUÇÃO À ROBÓTICA Conceito: Tarefa Multidisciplinar: INTRODUÇÃO À ROBÓTICA Contexto histórico: História da Robótica: Quando Surgiu a robótica de Fato?? Antes de Cristo? Depois de Cristo? História da Robótica: Quando Surgiu a robótica de Fato?? 1023-957 (AC): Yan Shi - Human Shaped Mechanical (China) YATES, David R.; VAESSEN, Christophe; ROUPRET, Morgan. From Leonardo to da Vinci:the history of robot‐assistedsurgery in urology. BJU international, v. 108, n. 11, p. 1708-1713, 2011. INTRODUÇÃO À ROBÓTICA Contexto histórico: História da Robótica: INTRODUÇÃO À ROBÓTICA Contexto histórico: Histórico: •1495: Cavaleiro “robô” de da Vinci. Uma ponte entre os seus estudos de mecânica e anatomia. •1738: Jacques de Vaucanson – construção de 3 patos autômatos, capazes de se mover, “falar”, bater as asas •1898: Nikola Tesla constrói um barco de controle remoto •1940: Teleoperação (máster/slave) para manipulação de material radioativo (Ray Goertz) •1959: Unimate – primeiro manipulador robótico industrial, utilizado numa linha de montagem da GE INTRODUÇÃO À ROBÓTICA Contexto histórico: INTRODUÇÃO À ROBÓTICA Contexto histórico: Histórico: •1960: PUMA, visão, Inteligência Artificial, robôs industriais. •1970: The Tomorrow Tool (T3), soldagem, linguagens de programação, robôs direct drive, robôs móveis. •1980: robô SCARA, visão, mão robótica. •1990: Robótica médica e espacial, ambientes perigosos, miniaturização. •2000: Micro e nano-robôs, humanoides, robôs cooperativos, robôs inspirados na biologia. INTRODUÇÃO À ROBÓTICA Contexto histórico: Histórico: Primeira indústria de robôs: Unimate – final dos 50s e começo dos 60s. Crescimento rápido do começo, a mediado dos 80s: indústria automobilística, aeroespacial, aplicações militares, etc. Dificuldades a partir dos 80s até 90s, devido a dificuldade em incorporar robôs em tecnológicas industriais. Em 1997, recuperou o nível de lucro dos 80s: Indústria robótica de 8 bilhões, pedidos de componentes robóticos e robôs completos chagaram a 1,1 bilhões em 19967 (crescimento de mais de 29% comparado a 1996 e de mais de 120% no período 1993-1997). INTRODUÇÃO À ROBÓTICA Contexto histórico: Histórico: 1ª: robôs executores: repetem uma série de instruções pré- gravadas. 2ª: robôs controlados por sensores: possuem malhas fechadas de realimentação sensorial; tomam decisões com base nesses sensores. 3ª: robôs controlados por visão: a malha fechada de controle inclui um sistema de visão. 4ª: robôs com controle adaptativo: pode reprogramar suas ações com base nos sensores. 5ª: robôs com inteligência artificial: toma decisões e resolve problemas através de técnicas de IA. INTRODUÇÃO À ROBÓTICA Aplicação: Fatores básicos que contribuíram para o desenvolvimento de robôs: • Teleoperação para manipulação remota de material radioativo na indústria nuclear e substituir pessoas em ambientes hostis (veículos submarinos ou robótica espacial) • Interesse industrial em automação flexível • Desenvolvimento de tecnologia da informação para emular a percepção humana (visão computacional, inteligência artificial) • Manufatura Industrial: manipulação de materiais, pintura, soldagem, montagem, automático • Indústria Automobilística: soldagem, pintura, manipulação de material • Indústria Nuclear: soldagem remota, inspeção e limpeza • Indústria Eletro-eletrônica: manipulação de materiais, teste, polimento INTRODUÇÃO À ROBÓTICA Aplicação: Aplicações: ◦ Industria automobilística ◦ Nuclear ◦ Militar ◦ Óleo & Gás – exploração submarina ◦ Mineração ◦ Agricultura / Florestal ◦ Espacial ◦ Medicina • Assistência INTRODUÇÃO À ROBÓTICA Aplicação na indústria: INTRODUÇÃO À ROBÓTICA Aplicação na indústria: INTRODUÇÃO À ROBÓTICA Aplicação na indústria: INTRODUÇÃO À ROBÓTICA Robótica móvel: ◦ Humanóides: https://youtu.be/8psxACU1oSc https://youtu.be/cqL2ZvZ-q14 ◦ Quadrupedes https://youtu.be/cNZPRsrwumQ https://youtu.be/wlkCQXHEgjA INTRODUÇÃO À ROBÓTICA Robótica móvel: ◦ Boston Dynamics https://youtu.be/fn3KWM1kuAw https://youtu.be/tF4DML7FIWk INTRODUÇÃO À ROBÓTICA Robótica móvel: INTRODUÇÃO À ROBÓTICA Estado da arte: ◦ DARPA Grand Challenge(2004-2005): ◦ Objetivo: impulsionar o desenvolvimento de carros autônomos; ◦ Andar 240 km sem nenhuma intervenção humana; ◦ Em 2004 ninguém conseguiu terminar a prova; ◦ Em 2005 o Santley (Stanford) completou a prova em 6:54 horas. INTRODUÇÃO À ROBÓTICA Estado da arte: ◦ DARPA RoboticsChallenge (2012-2014): ◦ Objetivo: desenvolver humanoides para que eles sejam capazes de executar tarefas complexas em ambientes de desastres; ◦ Atividades: ◦ Chegar ao local de desastre; ◦ Andar sobre escombros; ◦ Remover detritos que bloqueiam entradas; ◦ Abrir porta e entra em um prédio; ◦ Subir escada industrial e atravessar passarela; ◦ Usar ferramenta para romper painel de concreto; ◦ Localizar e fechar válvula; ◦ Conectar mangueira de incêndio e abrir válvula; ◦ O robô DRC-Hubo (KAIST) completou a prova em 44:28 min. ◦ DARPA SubterraneanChallenge(2017-2021): ◦ Objetivo: desenvolver sistemas robóticos e virtuais para mapear, navegar e pesquisar ambientes subterrâneos deforma autônoma; ◦ Equipe CERBERUS foi a que obteve o melhor desempenho no circuito final. INTRODUÇÃO À ROBÓTICA Estado da arte: ◦ Logística: https://youtu.be/5iV_hB08Uns https://youtu.be/jwu9SX3YPSk INTRODUÇÃO À ROBÓTICA Estado da arte: INTRODUÇÃO À ROBÓTICA E para o FUTURO??