Universidade Federal da Bahia Instituto de Matemática

1. Universidade Federal da Bahia Instituto de Matemática Departamento de Ciência da ComputaçãoMAT054 – 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 • 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 sim Parali- sado? não avançar S3 S4 erguer baixar empurrar para trás S2 S1 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.

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.