Assunto da discussão: Robótica e Sistemas Autônomos
Neste artigo, discutiremos sobre as idéias básicas de robótica e sistemas autônomos com poucas percepções e estudos de fundo. O artigo “Robótica e Sistemas Autônomos” fornecerá as respostas nos tópicos a seguir também.
- O que é um robô?
- O pano de fundo da robótica
- O Pai da Robótica
- O que é um sistema autônomo?
- Como é diferente de um robô?
- Comparação entre Robótica e Sistemas Autônomos
- Todos os robôs autônomos de hoje são robôs reais?
- Existe algo que um robô não pode fazer?
- Qual é a principal desvantagem de usar um robô?
- Os robôs irão dominar os humanos?
- Quais são as aplicações da Robótica e Sistemas Autônomos?
- Tipos de robô por aplicativos
- Tipos de robô por meio de interação
- Futuro da Robótica e Sistemas Autônomos
O que é um robô?
A robô é uma máquina, especificamente aquela que os humanos podem programar usando um computador para executar uma série de ações complexas automaticamente. Então, em outras palavras, um robô é uma máquina autônoma que é projetada e construído para replicar movimentos humanos.
Os robôs podem ser semi-autônomos ou totalmente autônomos, dependendo da extensão do controle fornecido a eles. O primeiro tipo é geralmente controlado por um dispositivo de controle localizado externamente ao robô, enquanto o último geralmente tem o sistema de controle embutido nele. O ramo da tecnologia que responde pelo desenvolvimento completo de um robô, desde seu design até o desenvolvimento de sua funcionalidade, é denominado robótica.
Isaac Asimov, em 1942, introduziu três leis da robótica que ainda são usadas como um modelo para nos guiar para o desenvolvimento de um robô:
O pano de fundo da robótica
O termo 'robô, é derivado de uma raiz eslava, que tem significados identificáveis com 'trabalho'. Um dos primeiros incidentes que testemunhou o nascimento da robótica precoce foi o desenvolvimento de um dispositivo mecânico por volta de 3000 aC, que foi construído para realizar uma tarefa física específica de maneira regular. O trabalho era tocar o sino das horas nos relógios egípcios de água, e eles construíram estatuetas humanas para esse propósito.
A era de 400 aC viu mais inovações na robótica pelo inventor da polia e do parafuso, Arquitas de Tarento, que desenvolveu um pombo voador em madeira. As estátuas operadas hidraulicamente o seguiram no Egito helênico durante 200 aC Uma boneca construída por Petronius Arbiter em 100 aC foi a primeira instância de um robô humanóide. Giovanni Torriani foi o criador de um robô de madeira que podia buscar o pão de cada dia do imperador na loja em 1557.
O século 19 também testemunhou muitas criações robóticas, como a boneca falante de Edison e um robô movido a vapor pelos canadenses. Apesar dessas raízes de inspiração para o robô moderno, o progresso científico em robótica e sistemas autônomos feito no século 20 transcendeu os avanços anteriores em uma extensão enorme.
O Pai da Robótica
Geroge C. Devol foi um inventor de Louisville, Kentucky, que construiu o mais antigo dos robôs que conhecemos, no início dos anos 1950. Ele inventou um manipulador reprogramável e o patenteou como “Unimar, ”De“ Universal Automation ”. Ele fez várias tentativas de criar um mercado para seu produto em robótica e sistemas autônomos ao longo da década seguinte, mas falhou. Joseph Angleberger adquiriu a patente do robô da Devol no final dos anos 1960. Ele era um engenheiro e empresário que transformou o Unimate em um robô industrial e formou uma empresa chamada Unimation para a produção e a venda dos robôs. Angleberger teve sucesso em seus esforços e é conhecido na indústria como o 'Pai da robótica'.
Shakey foi um avanço em relação ao Unimate original pelo Stanford Research Institute em 1958, que foi projetado para aplicações industriais especializadas, embora limitado ao campo da academia. Shakey tinha um nível de percepção melhorado usando seus 'olhos' de televisão e tinha rodas para locomoção em ambientes desconhecidos. Também pode responder ao seu ambiente até certo ponto. O nome Shakey atribuído a seu movimento vacilante e barulhento.
Comparação entre Robótica e Sistemas Autônomos
O que é um sistema autônomo? Como é diferente de um robô?
Robótica e Sistemas Autônomos: Autonomia é a capacidade de um sistema de tomar suas próprias decisões com base em como ele percebe o ambiente circundante. A autonomia do ser humano gera a capacidade de realizar as tarefas mais básicas e significativas que envolvem seus membros e outras partes externas do corpo. Pode variar de andar e falar a comer e levantar vários tipos de coisas. Portanto, a autonomia é uma característica do próprio robô que decide a extensão do controle que ele pode ter para reagir ao ambiente percebido.
3 pontos de Robótica e Sistemas Autônomos
Os três conceitos que desempenham um papel crucial no desenvolvimento de ações autônomas em um robô são percepção, decisão e atuação.
Percepção:
Os cinco sentidos básicos mantêm a ênfase mais significativa em termos de percepção nos seres humanos. Usamos nossos olhos, ouvidos, nariz, língua e pele para perceber o ambiente circundante através da visão, audição, olfato, paladar e tato. Esses tipos de sentidos são trazidos a um robô por meio de uma ampla gama de sensores que atuam como dispositivos de entrada do robô.
Na verdade, na era da informação de hoje, a própria internet é um mar de dados que podem ser fornecidos à robótica e aos sistemas autônomos como entradas de informações. Essa fonte intangível de informação é diferente dos sensores convencionais baseados em hardware. Por exemplo, scanners a laser e câmeras de visão estéreo podem atuar como os olhos do robô, sensores de impacto podem fornecer a percepção equivalente à da pele humana e sensores de força-torque podem fornecer um cálculo de tensão muscular.
Decisão:
Nos seres humanos, o sistema nervoso envia um sinal ao cérebro em momentos apropriados que toma a maioria das decisões de como o corpo deve reagir a um determinado ambiente. O cérebro é responsável pela mais complexa das decisões tomadas. Ainda assim, às vezes o comportamento reflexo em um ambiente que apresenta perigo é um exemplo de nossa anatomia complexa assumindo o controle do cérebro. Chamamos isso de situação de 'luta ou fuga'. Conseqüentemente, nosso corpo é inteligente o suficiente para decidir nossas ações para nos manter seguros, mesmo antes que o cérebro entenda o caso nas proximidades de elementos perigosos.
Robôs autônomos imitam um sistema de tomada de decisão semelhante. O computador atua como o cérebro do robô, que percebe o ambiente, entende sua missão / propósito e executa o curso de ação em relação a ele. A autonomia fornece ao robô a capacidade de adicionar inteligência em seu processo de tomada de decisão. É como operar uma máquina em modo seguro. Um robô autônomo será inteligente o suficiente para sentir os perigos ao seu redor e parar ou modificar seu curso de ação ao longo do caminho. A autonomia traz a equivalência a um sistema neurológico semelhante ao humano em robôs.
Ação:
Os tecidos musculares funcionam como atuadores no ser humano. Eles são operados por meio de sinais químicos enviados ao cérebro. Esses músculos podem ter vários tipos de formas em relação às funções que devem desempenhar. Os robôs também possuem diferentes tipos de atuadores, que operam por meio de um motor e infinitas permutações. O motor atua como o coração do atuador. Este atuador pode ser hidráulico, pneumático e até elétrico. Os atuadores hidráulicos fazem uso de fluido, os atuadores pneumáticos fazem uso da pressão do ar enquanto o último faz uso da corrente elétrica para converter a energia no movimento desejado.
Todos os robôs autônomos de hoje são robôs reais?
A definição do robô foi desfeita várias vezes ao longo dos anos para torná-los mais adequados para se encaixar nas tendências de marketing. O termo tem sido usado alternadamente para máquinas pré-programadas usando um computador, e elas repetem o mesmo processo repetidamente que foi alimentado em seu sistema de controle.
Hoje, os braços robóticos industriais que realizam a operação primária de 'escolher e colocar' são o exemplo mais notável de tais máquinas pré-programadas que não possuem a capacidade de perceber um ambiente desconhecido. Por exemplo, se tal robô aprendeu a viajar de um local para outro sem obstáculos entre eles, para realizar um determinado trabalho, ele seria capaz de realizar o mesmo em um ambiente aleatório de coordenadas de localização exatas, mas cheio de obstáculos? Bem não. Isso porque eles não conseguem entender um ambiente aleatório e aprender com suas incertezas.
Por outro lado, o aspirador de pó robótico Roomba é um robô real porque pode perceber um ambiente fora de sua memória e tomar decisões sobre o curso de ação posterior. Simplificando, se o Roomba encontrou um brinquedo no chão, ele será capaz de mudar sua direção e seguir em frente em direção ao seu objetivo.
Existe algo que um robô não pode fazer?
Mesmo que o robô atinja o nível de inteligência equivalente ao de um ser humano, uma coisa que sempre faltará é a empatia. Um robô nunca pode cuidar de uma criança como uma mãe. Também não será capaz de adicionar o processo de aprendizagem e o crescimento mental de uma criança, que requerem interação humana real.
Não importa o quanto avancemos no aperfeiçoamento de um chefbot (um robô que pode cozinhar), ele nunca será inteligente o suficiente para dominar a arte de cozinhar. Porque um robô não pode cheirar ou saborear, e nunca desenvolverá a capacidade intuitiva de mistura e medição de ingredientes que torna uma pessoa um chef.
Além disso, um robô não pode desenvolver a habilidade criativa para se tornar um artista. Portanto, podemos reconhecer com segurança que existem certas qualidades nos seres humanos que não podem ser criadas artificialmente em uma máquina autônoma e que mantém a espécie humana distinta também de outros organismos vivos, quanto mais de um robô.
Qual é a principal desvantagem de usar um robô?
Requisito de energia e manutenção:
O tipo de energia que um robô consome para operar 24 × 7 em fábricas e indústrias representa um investimento considerável. A extensão da manutenção necessária e o equipamento necessário para reparos e operação constante custam a quantia que pode tirar um emprego do trabalho humano. Em caso de quebra, só vai se somar ao prejuízo financeiro da empresa.
Dependência do programa:
Como os robôs aderem estritamente aos programas que são inseridos em seu sistema, eles geralmente erram o alvo com o menor dos erros e representam um problema para seu próprio criador.
Perda de emprego:
Por último, se os robôs assumem todas as funções de seres humanos, isso afetará o corpo humano devido à falta de movimentos e exercícios fundamentais. Também tornará a mente humana ociosa.
Qual é o futuro para os robôs? Os robôs irão dominar os humanos?
Robot vs. Humano
O roboticista Ken Goldberg diz que devemos parar de pensar nos robôs como um problema para a humanidade, mas percebê-los como algo que pode colaborar com o homem para fazer as coisas melhor. Se perguntarmos se os robôs algum dia assumirão o controle dos seres humanos, é reconfortante garantir que não veremos esse tipo de revolta de robôs tão cedo.
Mas não entendemos nem de perto que é bastante complicado o que nós, seres humanos, fazemos. E o que os robôs foram capazes de realizar até hoje é bastante rudimentar por natureza. Por mais próximos que os robôs humanóides pareçam dos seres humanos na estética, a robótica e os sistemas autônomos estão longe da realidade, imitando os complexos reflexos musculares do corpo humano. Portanto, a robótica e os sistemas autônomos terão um grande avanço nos próximos anos, mas os robôs dominando a humanidade ainda são uma realidade distante.
Quais são as aplicações do Robot?
A robótica tem poucas aplicações típicas na indústria automotiva, como pintura, soldagem, soldagem e revestimento de montagem. Esta indústria utiliza principalmente robôs para suas tarefas repetitivas em logística e manufatura. Os robôs também têm aplicações em outras áreas além da indústria automotiva. Assim, uma ampla classificação pode ser feita na área de robótica e sistemas autônomos em suas aplicações.
Tipos de robô por aplicativos:
Os robôs orientados para o serviço, por outro lado, auxiliam os humanos em suas tarefas. Lemos anteriormente sobre o Roomba como o robô de serviço doméstico destinado à aspiração de pó. A defesa conta com IED (dispositivo explosivo improvisado) e drones de reconhecimento. Além disso, o campo médico tem visto o uso de robótica e sistemas autônomos em treinamento e reabilitação.
Tipos de robô por meio de interação:
Outra forma de classificar os robôs diz respeito ao meio de interação com o ambiente.
Robôs podem locomover no ambiente através de qualquer um de seus meios terrenos, ar ou água, dependendo do que podem ser robôs de pernas ou rodas, um robô subaquático ou um veículo aéreo. Um veículo aéreo pode ser classificado em aeronaves de asa fixa e asa rotativa. Também temos robôs anfíbios que operam em terra e na água. Os cientistas também estão continuamente fazendo progressos no desenvolvimento de robôs todo-o-terreno. Na figura abaixo veremos diferentes aplicações de robótica e sistemas autônomos como robô terrestre, robô aquático e robô aéreo. Existem várias outras aplicações de robótica e sistemas autônomos na era moderna.
Robôs com rodas são amplamente usados em estudos de superfícies extraterrestres. Por outro lado, temos robôs subaquáticos que são usados como limpadores de piso de uma piscina ou corpo d'água equivalente. No entanto, os robôs aéreos têm aplicações em uma ampla gama de campos, desde o setor de defesa até a indústria do entretenimento.
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Tenho formação em Engenharia Aeroespacial, atualmente trabalhando na aplicação da Robótica na Indústria de Defesa e na Ciência Espacial. Sou um aprendiz contínuo e minha paixão pelas artes criativas me mantém inclinado a projetar novos conceitos de engenharia.
Com os robôs substituindo quase todas as ações humanas no futuro, gosto de trazer aos meus leitores os aspectos fundamentais do assunto de uma forma fácil, mas informativa. Também gosto de me manter atualizado com os avanços da indústria aeroespacial simultaneamente.
