Engenharia Urbana
PEU/POLI/UFRJ
Sistemas Automatizados Aplicados à Engenharia Urbana Prof. Armando Carlos de Pina Filho
Aula 3 - Robótica
Definições e Origens
Principais Tipos de Robôs Robôs Manipuladores
Robôs Móveis
Sensores e Atuadores Robôs de Serviço
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Definições
Robótica é a ciência ou o estudo da tecnologia associada com o projeto, fabricação, teoria e aplicação de robôs.
Robôs são mecanismos programáveis, controlados ou autônomos, com a capacidade de realizar uma série de tarefas distintas
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A Origem da Robótica
350 a.C. - concepção do primeiro robô, uma ave mecânica de madeira com propulsão a vapor. Projeto do matemático grego Arquitas de Tarento 1495 - primeiro projeto documentado de um robô
humanóide, por Leonardo da Vinci
1738 - primeiro robô funcional, criado por Jacques de Vaucanson, que fez um andróide que tocava flauta, assim como um pato mecânico
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A Origem da Robótica
O termo robô tem origem na palavra checa robota, que significa “trabalho forçado”, criada em 1921, na peça “R.U.R.” (Robôs Universais de Rossuum), do dramaturgo Karel Capek
O termo Robótica foi utilizado primeiramente
impresso, em 1941, na história de ficção científica “Runaround”, de Isaac Asimov. O autor criou
também as “Três Leis da Robótica”, citadas na publicação “Eu, Robô”
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As Três Leis da Robótica
1ª lei: Um robô não pode ferir um ser humano ou, por omissão, permitir que um ser humano sofra algum mal
2ª lei: Um robô deve obedecer as ordens que lhe sejam dadas por seres humanos, exceto quando estas contrariarem a primeira lei
3ª lei: Um robô deve proteger sua própria
existência, desde que com isto não contrarie as duas primeiras leis
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Mais Fatos Históricos
O mesmo Asimov, em sua obra “Os robôs do Amanhecer”, criou a “Lei Zero da Robótica”: Um robô não pode fazer mal à humanidade e nem, por inação, permitir que ela sofra algum mal
O primeiro robô industrial, de nome Unimates, foi projetado por George Devol e Joseph Engelberger, em 1954
Engelberger foi o primeiro a comercializar robôs e é considerado o “Pai da Robótica”
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Principais Tipos de Robôs
A grande maioria dos robôs existentes são industriais
As tarefas mais executadas são a movimentação de objetos ao seu redor (manipulação) e o
deslocamento em um ambiente (locomoção)
Dessa forma, os robôs podem ser divididos em: Robôs Manipuladores e Robôs Móveis, ainda que alguns executem ambas as funções
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Robôs Manipuladores
São aqueles com capacidade de realizar tarefas de manipulação (montagens, pintura, soldagem) Criados basicamente para aplicações industriais Principais tipos: cartesiano, cilíndrico, esférico e
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Robô Manipulador do Tipo Cartesiano
Utiliza juntas prismáticas que se movimentam nas direções x, y e z
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Robô Manipulador do Tipo Cilíndrico
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Robô Manipulador do Tipo Esférico
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Robô Manipulador do Tipo Antropomórfico Utiliza três juntas rotacionais. Sua estrutura é
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Garras Mecânicas
São, na sua grande maioria, compostas de apenas dois ou três dedos
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Robôs Móveis
São aqueles com capacidade para se movimentar dentro de um determinado ambiente
Tais ambientes podem ser terrestres, aéreos ou aquáticos
Principais meios de locomoção terrestre: rodas, esteiras e pernas
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Robôs Móveis: Aplicações
Em ambientes internos (estruturados): indústrias e centros urbanos. Usado para transporte, limpeza, vigilância, entretenimento
Em ambientes externos (não estruturados):
florestas, oceanos, vulcões, espaço. Usado para exploração, monitoramento, combate a incêndios, usos militares
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Robôs Móveis com Rodas
São os modelos mais comuns, graças à “facilidade” de fabricação e controle
3 rodas são suficientes para garantir estabilidade Apresentam dificuldades de locomoção em
terrenos irregulares. Nesse caso, costuma-se usar esteiras para solucionar o problema
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Tipos de Rodas
Roda Fixa
Roda com Orientação Roda de
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Robôs Móveis com Pernas
Robôs inspirados em seres vivos, incluindo o homem
Os mais comuns são bípedes, quadrúpedes e hexápodes
Dificuldade muito maior na fabricação e controle, assim como na estabilidade e equilíbrio,
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Sistema Locomotor dos Insetos
Mecanismo de frenagem: capacidade de realizar movimentos em alta velocidade, podendo brecar e mudar de direção de forma rápida e eficiente
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Sensores
Sensor é um dispositivo que coleta informações de um dado ambiente, gerando uma medida
quantitativa de determinado atributo, fornecendo a realimentação necessária para controle
Principais características: precisão, repetibilidade e resolução
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Tipos de Sensores
Sensores proprioceptivos - medem valores
internos do sistema (robô), tais como: velocidade do motor, carga da bateria
Sensores exteroceptivos - adquirem dados sobre o ambiente, tais como: temperatura, distância de objetos, intensidade da luz
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Alguns Exemplos de Sensores
Câmera, potenciômetro, bússola, giroscópio, inclinômetro, GPS (Global Positioning System), sensores ultrasônicos, infravermelhos, encoders (óticos, magnéticos, indutivos)
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Combinação de Sensores Fusão Sensorial
Combinação de informações de diferentes sensores ou posições ou tempos
Gera um conjunto de dados fundidos
Utiliza técnicas matemáticas e computacionais que consideram incertezas nas informações (redes neurais, filtro de Kalman)
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Atuadores
Dispositivos responsáveis pelo movimento e articulação das partes móveis de um robô Os principais tipos de atuadores são:
Pneumáticos Hidráulicos Elétricos
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Atuadores Pneumáticos
Utilizam como fonte de energia a pressão do ar A atuação é realizada basicamente por meio de
pistões
De difícil controle, mas bastante resistente aos danos provocados por uma sobrecarga
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Atuadores Hidráulicos
Utilizam como fonte de energia a pressão da água ou óleo. A atuação também é feita por pistões
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Atuadores Elétricos
Utilizam como fonte de energia a eletricidade A atuação é realizada por motores
São os atuadores mais comuns e mais utilizados, com ótimas características de controle, precisão e confiabilidade
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Robôs de Serviço
Utilizados para serviços em geral, trabalhando em ambientes estruturados e conhecidos
Principais aplicações no meio urbano: limpeza e outras tarefas domésticas, vigilância, auxílio em busca e salvamento, auxílio em hospitais,
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Robôs Aspiradores de Pó
Zoombot – Black & Decker
CleanMate – Infinuvo
Dirty Dog, da irobot - robô aspirador de pó de custo relativamente baixo: em torno de US$ 150.
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Robôs Limpadores de Piscina
Dolphin Diagnostic - Maytronics
Aquabot – Aqua Products TigerShark Pool Cleaner
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Robôs Cortadores de Grama
Auto Mower – Husqvarna
LawnBott Evolution – Zucchetti
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Robôs para uso Doméstico – Trabalho Acadêmico
Vistas Ortográficas: Isométrica e Superior – NTAU Vac 2010.
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Robôs para uso Doméstico – Trabalho Acadêmico
N
° ELEMENTO 1 Chassi
2 Bico de Aspiração 3 Duto Coletor de Resíduos 4 Bomba de Vácuo 5 Motores de Passo 6 Bateria
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Robôs de Serviço - Futuro Próspero O desenvolvimento da Robótica sempre foi
acompanhado pelo surgimento de outras áreas de estudo, tais como: a Cibernética, a Biomimética, e mais recentemente a Domótica
São crescentes os investimentos em pesquisa e desenvolvimento de robôs de serviço para uso em centros urbanos, apontando um futuro próspero para tal ramo da Robótica
