AULA 1 - INICIAÇÃO EM ROBÓTICA - HISTÓRIA E EVOLUÇÃO

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<p>1</p><p>PROFESSOR: MARCELO PINHEIRO</p><p>INICIAÇÃO EM ROBÓTICA</p><p>Módulo 1: NOÇÕES BÁSICAS DE ROBÓTICA: Uma breve história da robótica,</p><p>Conceitos básicos e as aplicações da robótica na indústria, automação e</p><p>robótica, tipos de automação (rígida e flexível), robótica na ficção</p><p>científica, classificação dos robôs</p><p>Módulo 2: ELETRÔNICA BÁSICA: Conceitos básicos de eletrônica e</p><p>componentes utilizados na montagem de robôs industriais como sensores,</p><p>atuadores e motores, Software e Hardware, Sistemas de acionamento</p><p>Módulo 3: INDÚSTRIA 4.0: Indústria 4.0, Internet das coisas – IoT, A Indústria no</p><p>Brasil e no Mundo, Sistemas de coordenadas e comandos de controles de</p><p>eixos IA (Inteligência Artificial) Os Riscos e Desafios da Automação do</p><p>Trabalho Humano</p><p>Módulo 4: PROGRAMAÇÃO E COMANDOS: Programação robótica, comando</p><p>de entrada e saída, comandos para tomada de decisões, comando para</p><p>movimentação linear e circular), velocidade de movimento</p><p>1</p><p>VOCÊ SABE O QUE É UM ROBÔ?</p><p>VOCÊ JÁ VIU UM ROBÔ PESSOALMENTE?</p><p>VOCÊ JÁ TOCOU OU MANIPULOU ALGUM TIPO DE UM ROBÔ?</p><p>COMO VOCÊ IMAGINA UM ROBÔ?</p><p>O QUE VOCÊ FARIA SE VISSE OU TOCASSE OU TIVESSE UM ROBÔ?</p><p>VAMOS PENSAR UM POUCO?</p><p>1</p><p>VIDEO: https://www.youtube.com/watch?v=kL02WItJYo0</p><p>DE OLHO NO VÍDEO!</p><p>CONCEITOS BÁSICOS</p><p>ROBÓTICA: é uma área da ciência e da</p><p>engenharia que estuda o desenvolvimento e</p><p>a implementação de robôs e sistemas</p><p>automatizados</p><p>Representando assim o ápice na trajetória do desenvolvimento tecnológico</p><p>por meio do design de ferramentas.</p><p>Sua missão é construir uma ferramenta que possa realizar muitas das tarefas</p><p>que os humanos desempenham atualmente, de forma mais eficiente e</p><p>rápida, ou em condições e ambientes que seriam inacessíveis aos humanos.</p><p>1</p><p>O QUE É UM ROBÔ?</p><p>É uma máquina manipuladora reprogramável,</p><p>multifuncional, projetado para mover materiais,</p><p>peças, ferramentas ou dispositivos especiais</p><p>CONCEITOS BÁSICOS</p><p>É uma máquina multiaplicação e programável que pode possuir certas</p><p>características antropomórficas (características ou atributos humanas).</p><p>Um dispositivo automático que efetua a</p><p>função normalmente atribuída a homens ou</p><p>a máquinas na forma de um homem.</p><p>• Outras - Robô é um dispositivo que permite realizar trabalhos</p><p>mecânicos, normalmente associados a seres humanos, de uma</p><p>maneira muito mais eficiente e sem a necessidade de pôr em risco a</p><p>vida humana;</p><p>• Definição mais moderna : Máquina que pode ter um aspecto</p><p>humano, capaz de se movimentar e de agir ; Mecanismo automático</p><p>que efetua operações repetitivas.</p><p>OUTRAS DEFINIÇÕES</p><p>AUTOMAÇÃO: É o uso de sistemas de controle e de tecnologias da informação para</p><p>reduzir a necessidade de trabalho humano para a produção de equipamentos e</p><p>serviços.</p><p>Tem como propósito a redução da</p><p>necessidade de uso contínuo dos sentidos</p><p>humanos para inspeção e da capacidade</p><p>mental humana para controle.</p><p>Ano de 1495: Leonardo da Vinci.</p><p>• Dispositivo mecânico dentro de uma</p><p>armadura;</p><p>• Projetado para fazer movimentos como</p><p>se houvesse uma pessoa dentro.</p><p>HISTÓRIA DA ROBÓTICA</p><p>Ano de 1738:Jacques de Vaucanson</p><p>• Construção de três autômatos</p><p>• O pato se movia, “falava”, batia as asas, comia e digeria alimentos.</p><p>HISTÓRIA</p><p>Ano de 1898: NikolaTesla</p><p>• Constrói um barco de controle remoto</p><p>• Teleautômato</p><p>https://www.youtube.com/watch?app=desktop&v=voQyg2Eo-EY</p><p>HISTÓRIA</p><p>Ano de 1921: Karel Capek</p><p>• O termo robô vem originalmente do idioma checo</p><p>„robota‟, que significa “trabalhos forçados”, foi criado</p><p>por Karel Capek (1890- 1938), escritor checo que</p><p>escreveu um romance famoso em 1921 chamado</p><p>“R.U.R.” (Rossuum’s Universal Robot ou Robôs</p><p>Universais de Rossum);</p><p>• Rossum projetou e construiu um exército de robôs que</p><p>se tornaram muito inteligentes e dominaram o mundo.</p><p>HISTÓRIA</p><p>Ano de 1927: Fritz Lang</p><p>• Filme: Metropolis (Maria)</p><p>“Metrópolis”- Filme alemão de</p><p>ficção científica produzido em</p><p>1927, realizado pelo cineasta</p><p>austríaco Fritz Lang.</p><p>HISTÓRIA</p><p>• Ano de 1940 :Isaac Asimov- Escritor (1920-1992)</p><p>• Runaroun (ciência dos robôs) e Leis da Robótica</p><p>HISTÓRIA</p><p>As da Leis da Robótica</p><p>1ª Um robô não pode fazer mal a um ser humano e nem, por</p><p>omissão, permitir que algum mal lhe aconteça.</p><p>2ª Um robô deve obedecer às ordens dos seres humanos, exceto quando</p><p>estas contrariarem a Primeira lei.</p><p>3ª Um robô deve proteger a sua integridade física, desde que, com isto, não</p><p>contrarie a Primeira e a Segunda leis.</p><p>Lei Zero, enunciada posteriormente e prevalecendo sobre as outras três:</p><p>Um robô não pode fazer mal à humanidade ou, por omissão, permitir que a</p><p>humanidade sofra algum mal.</p><p>HISTÓRIA</p><p>Ano de 1950 - UNIMATES - primeiro manipulador robótico industrial</p><p>desenvolvido por George Devol -1912 e Joseph F. Engelberger-1925 (Pai</p><p>da robótica ) no final da década de 50.</p><p>Linha de montagem da General Motors</p><p>HISTÓRIA</p><p>Ano de 1951:William Grey Walter</p><p>• Machinaspeculatrix(Tortoise)</p><p>• Sensores: Fotocélulas e contato</p><p>• Atuadores: Motores/rodas</p><p>• Movimento autônomo: busca de fontes de luz</p><p>HISTÓRIA</p><p>1968 - Shakey</p><p>O Stanford Research Institute</p><p>demonstra o primeiro robô</p><p>inteligente.</p><p>O robô é capaz de interpretar</p><p>visualmente o meio onde está</p><p>inserido, localizar objetos, navegar</p><p>entre os objetos e raciocinar sobre</p><p>suas ações.</p><p>Foi nomeado “Shakey” por causa</p><p>de seus movimentos erráticos e</p><p>“Balançantes”.</p><p>HISTÓRIA</p><p>1968 - A General Electric constrói o “Four Legged Walking Truck”</p><p>(Caminhão Ambulante de Quatro Patas) para o exército americano:</p><p>Os movimentos são comandados por um operador dentro do robô,</p><p>mecanicamente.</p><p>As mãos do operador controlavam as duas patas dianteiras enquanto</p><p>seu pés operavam as duas pernas traseiras. Embora tenha sido dito</p><p>fácil de controlar, os operadores ficavam cansados depois de algo</p><p>como 15 minutos devido ao estresse de coordenar as posições de</p><p>as quatro pernas usando apenas o controle manual do hidráulico</p><p>HISTÓRIA</p><p>HISTÓRIA</p><p>1968: Kawasaki licença os robôs hidráulicos projetados</p><p>pela Unimation e inicia a produção no Japão.</p><p>1969: Na universidade de Stanford um novo braço robô é</p><p>desenvolvido :</p><p>– O braço é o primeiro impulsionado</p><p>eletricamente e controlado por um</p><p>computador.</p><p>– Ele torna-se conhecido como o braço de</p><p>Stanford.</p><p>HISTÓRIA</p><p>1973: Milacron 𝑻𝟑</p><p>O primeiro robô manipulador industrial controlado por um</p><p>minicomputador é desenvolvido por Richard Hohn:</p><p>HISTÓRIA</p><p>HISTÓRICO</p><p>Década de 80</p><p>Nos anos 80 acontece o maior crescimento de manipuladores</p><p>industriais, alimentado principalmente pelo aumento da qualidade</p><p>e a diminuição do ciclo de vida da indústria automobilística.</p><p>1982: Robótica é reconhecida como tecnologia estratégica pela</p><p>ONU</p><p>1982 Fanuc do Japan e General Electric formam uma joint venture</p><p>para comercializar robôs nos USA.</p><p>1986: Com a licença da Unimation terminada, Kawasaki desenvolve</p><p>e produz sua própria linha de robôs.</p><p>1985- Feira mundial realizada em Tsukuba, Japão, Tsukuba World Fair</p><p>(Feira Mundial de Tsukuba).</p><p>As principais atrações foram os robôs – tendo impacto na mídia</p><p>mundial.</p><p>Primeira vez que a TV mostrava robôs realizando tarefas tão</p><p>complexas.</p><p>https://www.youtube.com/watch?v=Id_TFv90CPY</p><p>HISTÓRIA</p><p>HISTÓRICO</p><p>1986 - Brooks’ Subsumption Architecture (Subsunção</p><p>Brooks’ Arquitetura)</p><p>Cria um rebuliço na área de IA (Inteligência Artificial) com</p><p>artigos entitulados:</p><p>– Inteligência sem raciocínio.</p><p>– Inteligência sem representação.</p><p>– Elefante não joga xadrez.</p><p>– Construindo cérebros para corpos.</p><p>HISTÓRICO</p><p>Constrói diversas “criaturas” que exibem comportamento</p><p>inteligente e comportamentos simples de insetos.</p><p>HISTÓRICO</p><p>1988: Brooks cria uma empresa para fabricação de robôs.</p><p>Inicialmente produz robôs para desativar bombas e ajuda</p><p>em desastres.</p><p>HISTÓRICO</p><p>Década de 1990.</p><p>O “baixo custo” e o aumento da capacidade dos</p><p>microcomputadores possibilita a introdução dos robôs em</p><p>novas atividades comerciais.</p><p>As aplicações de robôs se expandem para a indústria de</p><p>serviços.</p><p>Início de pesquisa séria em robôs humanoides.</p><p>Início do uso doméstico.</p><p>Década de 1990.</p><p>Honda começa a criar protótipos de robôs humanóides.</p><p>Robô de 6 pernas usado para explorar vulcões autonomamente</p><p>(Carnegie Mellon University)</p><p>1997 - Missão PathFinder da Nasa.</p><p>O mundo para para assistir, ao vivo,</p><p>pela internet, imagens transmitidas de</p><p>Marte pelo robô móvel Sojourner.</p><p>Robô controlado a partir da Terra.</p><p>Século XXI</p><p>Diversas novas aplicações para robôs surgem todos os dias.</p><p>Novas empresas são criadas e se fundem.</p><p>Pesquisa com ênfase em robôs móveis e humanóides.</p><p>EVOLUÇÃO DA ROBÓTICA</p><p>A evolução da tecnologia é uma tendência irreversível, com os robôs</p><p>foram extinguidos postos de trabalho, principalmente os de baixa</p><p>qualificação; exigem profissionais mais bem preparados.</p><p>APLICAÇÕES NA INDUSTRIA</p><p>Levou cerca de 40 anos para os robôs estarem presentes em força</p><p>nos processos industriais.</p><p>Estes avanços foram obtidos em parte graças aos grandes</p><p>investimentos das empresas automobilísticas.</p><p>A partir da segunda metade do século XX a tecnologia se desenvolveu</p><p>e permitiu automatizar estes processos.</p><p>No desenvolvimento da industrialização, primeiramente veio a</p><p>“mecanização”, que era o uso de ferramentas e maquinaria para</p><p>auxiliar o homem nas tarefas industriais..</p><p>Hoje: o que é um robô?</p><p>✓ Um robô é uma máquina que deve:</p><p>– interagir fisicamente com o ambiente ao seu redor;</p><p>– ser programável para realizar tarefas dentro de um determinado</p><p>domínio.</p><p>✓ Robôs são adequados para tarefas que são:</p><p>– repetitivas, chatas;</p><p>– insalubres;</p><p>– perigosas;</p><p>para o ser humano.</p><p>APLICAÇÕES DOS ROBÔS</p><p>Pode-se dividir as aplicações em 3 grandes categorias:</p><p>1. Bem estabelecidas, baseadas em manipuladores.</p><p>2. As aplicações de ponta, baseadas em robôs móveis.</p><p>3. As possíveis aplicações futuras, baseadas em robôs móveis e</p><p>humanóides.</p><p>1. Bem estabelecidas ou Manipuladores.</p><p>A grande maioria de robôs são utilizados pelas indústrias para</p><p>tarefas repetitivas.</p><p>Estima-se que em 2004 atingiu-se a quantidade de 1 milhão de</p><p>robôs industriais.</p><p>Tarefas simples:</p><p>– Pintura</p><p>– Solda</p><p>– Montagens simples.</p><p>Consumidores:</p><p>– Indústria Automobilística e Eletroeletrônica.</p><p>2. ROBÔS MOVÉIS</p><p>✓ Tarefas domésticas simples:</p><p>– aspirador de pó</p><p>– limpadores de piscinas.</p><p>✓ Exploração:</p><p>– Espacial</p><p>– Submarina</p><p>– Ambientes Perigosos</p><p>✓ Medicina:</p><p>– Assistentes em cirurgias.</p><p>✓ Entretenimento.</p><p>3. Robôs Móveis e Humanóides.</p><p>✓ Baseadas em robôs humanóides:</p><p>– Busca e Salvamento,</p><p>– Empregada doméstica,</p><p>AUTOMAÇÃO X ROBÓTICA</p><p>Automação Robótica</p><p>Robôs de produção;</p><p>Ambientes estruturados;</p><p>Percepção e decisão limitadas;</p><p>Células Integradas de Manufatura.</p><p>Robôs de exploração;</p><p>Ambientes não estruturados;</p><p>Diferentes sensores ;</p><p>Vários ambientes.</p><p>A Automação usa sistemas mecânicos, elétricos, eletrônico e de</p><p>computação para efetuar controle de processos produtivos.</p><p>Exemplos de processos de automação nas indústrias: linhas de</p><p>montagem automotiva, integração de motores – linha transfer; máquinas</p><p>operatrizes do tipo CNC; robôs.</p><p>AUTOMAÇÃO X ROBÓTICA</p><p>Robótica Básica - Multidisciplinar , envolve a Física Matemática,</p><p>Elétrica e Mecânica, Ciência da Computação ;</p><p>Robótica Avançada – Envolve a Inteligência Artificial, Visão</p><p>Computacional e Controle</p><p>APLICAÇÃO</p><p>Tarefas repetitivas , perigosas para os humanos, tarefas que exigem a</p><p>redução de custos, entretenimento , por exemplo, robôs que imitam os seres</p><p>vivos; Indústria em geral;</p><p>APLICAÇÃO</p><p>Ambientes perigosos/inacessíveis;</p><p>• Limpeza de químicos/material nuclear;</p><p>• Desarme de bombas/minas terrestres;</p><p>• Exploração espacial.</p><p>• Entretenimento;</p><p>• Uso doméstico;</p><p>• Robôs órgãos artificiais</p><p>e cirurgiôes;</p><p>• Aplicações Militares.</p><p>Aspirador de pó</p><p>ROBÓTICA NA REALIDADE</p><p>Robótica moderna : pesquisas e desenvolvimento de robôs humanoides</p><p>ou antropomórficos criados com a semelhança humana e com</p><p>capacidade de interagir com o ambiente, como o Asimo (Honda Motor</p><p>Co.-Montadora japonesa )</p><p>Diversos brinquedos articulados imitam animais</p><p>como cães, se destinam ao entretenimento.</p><p>• Estes robôs são incapazes de realizar quaisquer</p><p>tipos de tarefas- respondem a estímulos</p><p>externos;</p><p>Robôs industriais : capazes de realizar tarefas, podem</p><p>ser programados, e possuem força elevada.</p><p>ROBÓTICA EDUCACIONAL</p><p>A Robótica Educacional tem como objetivo proporcionar um aprendizado prático que</p><p>desenvolve no aluno a capacidade de pensar e achar soluções aos desafios propostos;</p><p>Aplicados no Ensino Fundamental e Médio ;</p><p>É uma metodologia de ensino para estimular o aluno a investigar e materializar os</p><p>conceitos aprendidos no conteúdo curricular;</p><p>Possibilita que o aluno seja capaz de interagir com a realidade, desenvolvendo a</p><p>capacidade para formular e equacionar problemas;</p><p>Incentiva para o trabalho em grupo, raciocínio lógico, estimula a criatividade e</p><p>desenvolvimento de habilidades para solucionar situações adversas.</p><p>Aprender tecnologia com base nos três pilares da robótica: Mecânica, Elétrica</p><p>e Programação - o aluno percebe que pode usar conhecimentos adquiridos da robótica</p><p>em outras disciplinas (matemática, história, física, geografia, etc) ;</p><p>Sente-se motivado, por isso , aumenta o rendimento, facilidade de fixação dos</p><p>conceitos aprendidos em sala de aula de forma divertida e descontraída.</p><p>ROBÓTICA EDUCACIONAL</p><p>E NO CINEMA!</p><p>NO CINEMA</p><p>Robôs na ficção científica</p><p>O Exterminador do Futuro</p><p>Robôs na ficção científica</p><p>NO CINEMA</p><p>Star War</p><p>A.I – Inteligência Artificial</p><p>Filmes previram a evolução dos robôs</p><p>Eu, Robô</p><p>Robôs na ficção científica</p><p>NO CINEMA</p><p>Robocop</p><p>Filmes previram a evolução dos robôs</p><p>Robôs na ficção científica</p><p>NO CINEMA</p><p>Transformers - 2009</p>