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Introdução a Robótica
Professor Daniel SchererDepartamento de Computação
Professor Davis Matias de Oliveira
Professora Thiciany Matsudo IwanoDepartamento de Matemática
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CES 2018
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Google Street View
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Carro autonomo da Uber
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Carro autonomo da Uber
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Carro autonomo da UFES
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Carro autonomo da UFES
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Robótica, um pouco de história
O advento no século XIX de:
◦ máquinas-ferramenta capazes de produzir componentes com elevada precisão;
◦ a disponibilidade de várias fontes de energia para atuação: hidráulica,
pneumática e
elétrica.
◦ os conceitos sobre: transmissão mecânica,
motores,
suspensões,
◦ a disponibilidade de sensores.
tudo isto possibilitou a construção de máquinas quepermitiam emular o "braço humano".
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Robótica, um pouco de história
Os primeiros trabalhos em robótica datam de alguns anos após o fim da Segunda Guerra Mundial.
◦ Máquinas do tipo Master-Slave (Mestre-Escrava) foram introduzidas e desenvolvidas para manipular materiais perigosos, tais como materiais radioativos (1940-50).
◦ Um dos primeiros nesta linha é o "gantry-robot" - desenvolvido pela General Mills Corporation(EUA) em 1950,
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Robótica, um pouco de história
Os primeiros trabalhos em robótica datam de alguns anos após o fim da Segunda Guerra Mundial.
◦ Máquinas do tipo Master-Slave (Mestre-Escrava) foram introduzidas e desenvolvidas para manipular materiais perigosos, tais como materiais radioativos (1940-50).
◦ Um dos primeiros nesta linha é o "gantry-robot" - desenvolvido pela General Mills Corporation(EUA) em 1950,
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Robótica, um pouco de história
Os primeiros trabalhos em robótica datam de alguns anos após o fim da Segunda Guerra Mundial.
◦ Máquinas do tipo Master-Slave (Mestre-Escrava) foram introduzidas e desenvolvidas para manipular materiais perigosos, tais como materiais radioativos (1940-50).
◦ Um dos primeiros nesta linha é o "gantry-robot" - desenvolvido pela General Mills Corporation(EUA) em 1950,
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Robótica, um pouco de história
Os primeiros trabalhos em robótica datam de alguns anos após o fim da Segunda Guerra Mundial.
◦ Máquinas do tipo Master-Slave (Mestre-Escrava) foram introduzidas e desenvolvidas para manipular materiais perigosos, tais como materiais radioativos (1940-50).
◦ Um dos primeiros nesta linha é o "gantry-robot" - desenvolvido pela General Mills Corporation(EUA) em 1950,
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Robótica, um pouco de história
Os primeiros trabalhos em robótica datam de alguns anos após o fim da Segunda Guerra Mundial.
◦ Máquinas do tipo Master-Slave (Mestre-Escrava) foram introduzidas e desenvolvidas para manipular materiais perigosos, tais como materiais radioativos (1940-50).
◦ Um dos primeiros nesta linha é o "gantry-robot" - desenvolvido pela General Mills Corporation(EUA) em 1950,
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Robótica, um pouco de história
Os primeiros trabalhos em robótica datam de alguns anos após o fim da Segunda Guerra Mundial.
◦ Máquinas do tipo Master-Slave (Mestre-Escrava) foram introduzidas e desenvolvidas para manipular materiais perigosos, tais como materiais radioativos (1940-50).
◦ Um dos primeiros nesta linha é o "gantry-robot" - desenvolvido pela General Mills Corporation(EUA) em 1950,
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Robótica, um pouco de história
◦ o "Planetbot" (1957), que foi o primeiro robô
manipulador comercial com coordenadas
polares
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Robótica, um pouco de história
◦ e o robô desenvolvido por Norman Diedrich
no Instituto Case da Western Reserve
University (Cleveland - USA) que foi o
primeiro manipulador elétrico com juntas de
revolução.
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Robótica, um pouco de história
◦ e o robô desenvolvido por Norman Diedrich
no Instituto Case da Western Reserve
University (Cleveland - USA) que foi o
primeiro manipulador elétrico com juntas de
revolução.
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Robótica, um pouco de história
◦ e o robô desenvolvido por Norman Diedrich
no Instituto Case da Western Reserve
University (Cleveland - USA) que foi o
primeiro manipulador elétrico com juntas de
revolução.
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Robótica, um pouco de história
A investigação e desenvolvimento durante
os anos 50 e 60 conduziu ao
desenvolvimento dos primeiros robôs
controlados por computador
◦ como o T3 (Tool of The fuTure) (1974)
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Robótica, um pouco de história
A investigação e desenvolvimento durante
os anos 50 e 60 conduziu ao
desenvolvimento dos primeiros robôs
controlados por computador
◦ como o T3 (Tool of The fuTure) (1974)
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Robótica
Ainda temos:◦ a disponibilidade de várias fontes de energia para
atuação: hidráulica,
pneumática e
elétrica.
◦ os conceitos sobre: transmissão mecânica,
motores,
suspensões,
◦ a disponibilidade de sensores.
Acrescido do poder computacional:◦ Pré-programação
◦ Inteligência Artificial (I.A.)
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Robótica hoje
Robôs remotamente controlados
◦ Situações perigosas
$135.000,00
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Robótica hoje
Robôs remotamente controlados
A Deepfield Robotics, uma subsidiária da Bosch está pesquisando essa tecnologia faz tempo, e desenvolveu o Bonirob, uma plataforma de estudo que utiliza inteligência artificial, aprendizado e redes neurais. Os pesquisadores exibiram para o robô um número enorme de plantas saudáveis, doentes e ervas daninhas, ele aprendeu quais merecem viver e quais arrancar.
Se detecta uma erva daninha o Bonirob a esmaga com um Martelo Pneumático da Morte.
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Robótica hoje
Robôs remotamente controlados
A Deepfield Robotics, uma subsidiária da Bosch está pesquisando essa tecnologia faz tempo, e desenvolveu o Bonirob, uma plataforma de estudo que utiliza inteligência artificial, aprendizado e redes neurais. Os pesquisadores exibiram para o robô um número enorme de plantas saudáveis, doentes e ervas daninhas, ele aprendeu quais merecem viver e quais arrancar.
Se detecta uma erva daninha o Bonirob a esmaga com um Martelo Pneumático da Morte.
Estimado chegar em 2020
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Robótica hoje
Robôs para apoio
◦ Saúde
Esperam
economizar
$20 bilhões
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Robótica hoje
Robôs para apoio
◦ Saúde
• Precisão,
• Cortes
menores,
• Menos perda
de sangue.
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Robótica e Educação
M.I.T - Massachusetts Institute of Technology
Seymour Papert & Marvin Minsky
◦ 1969
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Seymour Paper & Marvin Minsky -
1969
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Seymour Paper & Marvin Minsky -
1969
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Seymour Paper & Marvin Minsky -
1969
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"Twenty Thing to
do with a
Computer“
by Seymour
Papert and
Cynthia Solomon,June 1971
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Robótica e Educação
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Robótica e Educação
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Robótica e Educação
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Robótica e Educação
A robótica permite contribuir de forma eficaz no desenvolvimento de competências no uso de tecnologias.
“O aluno pode desenvolver sua capacidade de solucionar problemas, utilizar a lógica de forma eficaz e compreender conceitos ligados à física e matemática. O professor pode encontrar condições de diversificar sua didática pela possibilidade do emprego de materiais diversos e as instituições um diferencial de qualidade por intermédio da aplicação de temas transversais e interdisciplinaridade.”
Prol, 2006
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Robótica e Educação
Equipamentos
◦ Computador
◦ Software
◦ Peças
Motores
Sensores
Peças gerais
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Robótica e Educação - Fases
◦ Formalização da idéias:
Se programando, haverá a descrição de uma idéia
em termos de uma linguagem formal e precisa.
Se construindo, haverá a descrição do que se deseja
construir
Essa descrição permite ao aluno explicitar o nível de
compreensão que possui sobre os diferentes aspectos
envolvidos na resolução de um problema.
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Equipamentos
Modelix
Meccano
Fischer Technik
Lego Dacta
Mindstorms NXT
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Equipamentos
Modelix
Características:
◦ composto de lâminas furadas nas mais diversas formas, que permitem encaixes exatos;
◦ mini ferramentas para montar
◦ conjunto de peças porcas,
parafusos,
cantoneiras,
engrenagens,
eixos,
Polias.
◦ As lâminas furadas podem se unir por meio de porcas e parafusos.
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Equipamentos
Modelix
Características:
◦ composto de lâminas furadas nas mais diversas formas, que permitem encaixes exatos;
◦ mini ferramentas para montar
◦ conjunto de peças porcas,
parafusos,
cantoneiras,
engrenagens,
eixos,
Polias.
◦ As lâminas furadas podem se unir por meio de porcas e parafusos.
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Equipamentos
Meccano
Características:
◦ composto de lâminas furadas nas mais diversas formas, que permitem encaixes exatos;
◦ mini ferramentas para montar
◦ conjunto de peças porcas,
parafusos,
cantoneiras,
engrenagens,
eixos,
Polias.
◦ As lâminas furadas podem se unir por meio de porcas e parafusos.
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Equipamentos
Meccano
Características:
◦ composto de lâminas furadas nas mais diversas formas, que permitem encaixes exatos;
◦ mini ferramentas para montar
◦ conjunto de peças porcas,
parafusos,
cantoneiras,
engrenagens,
eixos,
Polias.
◦ As lâminas furadas podem se unir por meio de porcas e parafusos.
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Equipamentos
Fischer Technik
Características:
◦ composto por peças
plásticas conectáveis;
◦ conjunto de peças
peças diversas,
engrenagens,
eixos,
Polias.
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Equipamentos
Fischer Technik
Características:
◦ composto por peças
plásticas conectáveis;
◦ conjunto de peças
peças diversas,
engrenagens,
eixos,
Polias.
![Page 50: Introdução a Robótica - UEPBproreitorias.uepb.edu.br/prograd/download/oficinas_2019/...e redes neurais. Os pesquisadores exibiram para o robô um número enorme de plantas saudáveis,](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022043008/5f97efac04fd2a50e4399dc9/html5/thumbnails/50.jpg)
Equipamentos
Fischer Technik
Características:
◦ composto por peças
plásticas conectáveis;
◦ conjunto de peças
peças diversas,
engrenagens,
eixos,
Polias.
![Page 51: Introdução a Robótica - UEPBproreitorias.uepb.edu.br/prograd/download/oficinas_2019/...e redes neurais. Os pesquisadores exibiram para o robô um número enorme de plantas saudáveis,](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022043008/5f97efac04fd2a50e4399dc9/html5/thumbnails/51.jpg)
Equipamentos
Lego Dacta
Características:
◦ composto por peças
plásticas conectáveis
◦ conjunto de peças
peças diversas,
engrenagens,
eixos,
Polias.
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Equipamentos
Lego Dacta
Características:
◦ composto por peças
plásticas conectáveis
◦ conjunto de peças
peças diversas,
engrenagens,
eixos,
Polias.
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Equipamentos
Lego Mindstorms
Características:
◦ composto por peças
plásticas conectáveis
◦ conjunto de peças
peças diversas,
engrenagens,
eixos,
Polias.
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Lego Mindstorms NXT
RCX NXT EV3
1998 – LEGO
MINDSTORMS Robotics
Invention System
1999 – LEGO
MINDSTORMS Robotics
Invention System 1.5
2001 – LEGO
MINDSTORMS Robotics
Invention System 2.0
2006 – LEGO
MINDSTORMS NXT
Education Set (9797)
2006 – LEGO
MINDSTORMS NXT (8527)
2009 – LEGO
MINDSTORMS NXT 2.0
(8547)
2013 – LEGO
MINDSTORMS EV3 (31313)
2013 – LEGO
MINDSTORMS Education
EV3 Core Set (45544)
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Lego Mindstorms NXT
1.0 Lançado em julho de 2006
◦ Já existe uma versão 2.0, lançada em 2009.
◦ 4 porta de entradas
◦ 3 portas de saída
◦ LCD monocromático de 100x64 pixel
◦ 4 botões para controle e navegação
◦ 6 pilhas AA
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Lego Mindstorms NXT
Processador 32 bit ARM7
256 K de memória flash
64 K de memória RAM
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Lego Mindstorms NXT
NXT antigo (2009) EV3 (2013)
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Equipamentos
Lego Mindstorms NXT
![Page 59: Introdução a Robótica - UEPBproreitorias.uepb.edu.br/prograd/download/oficinas_2019/...e redes neurais. Os pesquisadores exibiram para o robô um número enorme de plantas saudáveis,](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022043008/5f97efac04fd2a50e4399dc9/html5/thumbnails/59.jpg)
Equipamentos
Lego Mindstorms EV3
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Lego Mindstorms NXT/EV3
NXT EV3
Processador Atmel 32-Bit ARM
AT91SAM7S256
48 MHz
256 KB FLASH-RAM
64 KB RAM
ARM9
300MHz
16 MB Flash
64 MB RAM
Co-Processador Atmel 8-Bit AVR, ATmega48
8 MHz
4 KB FLASH-RAM
512 Byte RAM
n/a
Sistema Operacional Proprietário Baseado em Linux
Portas de Sensores 4,
Analog
Digital: 9600 bit/s (IIC)
4
Analog
Digital, up to 460.8 Kbit/s
(UART)
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Lego Mindstorms NXT/EV3
NXT EV3
Portas de Motores 3, with encoders 4, with encoders
USB Communication Full speed (12 Mbit/s) High speed (480 Mbit/s)
USB Host n/a Daisy-chain ( 3 levels)
WiFi dongle
USB Storage
SD-Card n/a Micro SD-Card Reader,
Até 32 GB
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![Page 63: Introdução a Robótica - UEPBproreitorias.uepb.edu.br/prograd/download/oficinas_2019/...e redes neurais. Os pesquisadores exibiram para o robô um número enorme de plantas saudáveis,](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022043008/5f97efac04fd2a50e4399dc9/html5/thumbnails/63.jpg)
Controlador
Possibilita:
- Ver o que existe no controlador
- Baixar e executar software
- Baixar software
- Parar software
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Lego Mindstorms EV3/Robo TX
EV3 RoboTX
Processador ARM9
300MHz
16 MB Flash
64 MB RAM
ARM 9 - 32-bit
200 MHz
2 MB Flash
8 MB RAM
Co-Processador n/a n/a
Sistema Operacional Baseado em Linux
Portas de Sensores 4
Analog
Digital, up to 460.8 Kbit/s
(UART)
8 entradas universais:
- Digital/analógica 0-9VCC,
- Analógica 0-5 kΩ
4 entradas 1 kHz
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Lego Mindstorms EV3/Robo TX
EV3 RoboTX
Portas de Motores 4, with encoders 4, motor 9V/250mA:
resistente a curtocircuitos,
8 saidas alternativas
USB Communication High speed (480Mbit/s) USB 2.0 (12Mbit/s)
USB Host Daisy-chain ( 3 levels)
WiFi dongle
USB Storage
SD-Card Micro SD-Card Reader,
Até 32 GB
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Alguns Modelos
8421
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Alguns Modelos
8421
![Page 69: Introdução a Robótica - UEPBproreitorias.uepb.edu.br/prograd/download/oficinas_2019/...e redes neurais. Os pesquisadores exibiram para o robô um número enorme de plantas saudáveis,](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022043008/5f97efac04fd2a50e4399dc9/html5/thumbnails/69.jpg)
Alguns Modelos
8376
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Alguns Modelos
9748
◦ Droid Developer
Kit
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Equipamentos de baixo custo
Green Science
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Alguns Modelos
Green Science
◦ Solar Rover
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Equipamentos de baixo custo
Green Science
Arduino
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Equipamentos de baixo custo
Green Science
Arduino
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Equipamentos de baixo custo
Green Science
Arduino
![Page 76: Introdução a Robótica - UEPBproreitorias.uepb.edu.br/prograd/download/oficinas_2019/...e redes neurais. Os pesquisadores exibiram para o robô um número enorme de plantas saudáveis,](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022043008/5f97efac04fd2a50e4399dc9/html5/thumbnails/76.jpg)
Equipamentos de baixo custo
Green Science
Arduino
Rapsberry pi
![Page 77: Introdução a Robótica - UEPBproreitorias.uepb.edu.br/prograd/download/oficinas_2019/...e redes neurais. Os pesquisadores exibiram para o robô um número enorme de plantas saudáveis,](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022043008/5f97efac04fd2a50e4399dc9/html5/thumbnails/77.jpg)
Equipamentos de baixo custo
Green Science
Arduino
Rapsberry pi
![Page 78: Introdução a Robótica - UEPBproreitorias.uepb.edu.br/prograd/download/oficinas_2019/...e redes neurais. Os pesquisadores exibiram para o robô um número enorme de plantas saudáveis,](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022043008/5f97efac04fd2a50e4399dc9/html5/thumbnails/78.jpg)
Equipamentos de baixo custo
Green Science
Arduino
Rapsberry pi
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Alguns links
Arduino
◦ http://arduino.cc/
Lego
◦ http://www.lego.com/en-us/mindstorms/?domainredir=mindstorms.lego.com
Fischer Technik
◦ http://www.fischertechnik.de/en/Home.aspx
Rapsberry pi
◦ http://www.raspberrypi.org/
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Alguns links
Atividades extras
◦ http://www.peeron.com/
◦ http://www.nxtprograms.com/projects.html
◦ http://www.brickshelf.com/cgi-
bin/gallery.cgi?f=278624
◦ http://www.technicbricks.com/2008/02/tbs-
techtips-008-technic-meta-parts.html
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Tear de Lego
![Page 82: Introdução a Robótica - UEPBproreitorias.uepb.edu.br/prograd/download/oficinas_2019/...e redes neurais. Os pesquisadores exibiram para o robô um número enorme de plantas saudáveis,](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022043008/5f97efac04fd2a50e4399dc9/html5/thumbnails/82.jpg)
Tartaruga Lego
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Wall-e de Lego
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Resolvedor de Rubik Cube
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Resolvedor de Sudoku
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Impressora 3D
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Impressora 3D
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Boston Dynamics