Introdução à Robótica: História e Conceitos

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Robótica 
Prof. Dr. Paulo Marcos de Aguiar - DEL 
• Introduction to Robotics: Mechanics & Control- J.Craig; Adilson, 1989.
• Fundamentals of Robotics: Analisys & Control – R.J. Schilling; Prentice Hall, 1990.
• Modeling and Control of Robot Manipulators – L.Sciavicco, B. Siciliano, McGraw-Hill, 
1996.
• Robotics, Vision and Control - Peter Corkes, Editora Springer, 2017. 
Bibliografia
A palavra vem do termo eslavo Robota que significa Trabalhos
Forçados. Foi divulgado em 1921 por Karel Capek.
Robôs são dispositivos eletromecânicos pré-programáveis
para execução de uma variedade de funções.
A Associação Japonesa de Robôs Industriais, 
"Japanese Industrial Robot Association(JIRA)" 
define robô:
“Um dispositivo com graus de liberdade que pode ser controlado”.
Robô 
Robôs sistema autônomo que existe no mundo físico, pode sentir
O seu ambiente e pode agir sobre ele para alcançar alguns objetivos.
Robô
Teoria de controle: é o estudo formal das propriedades dos 
sistemas de controle automatizados
Robótica
Cibernética: estudo e comparação dos processos de 
comunicação e controle nos sistemas biológicos e artificiais
Inteligência Artificial: 
• modelos internos do mundo;
• busca de soluções possíveis;
• planejamento e raciocínio para resolver problemas;
• representação simbólica da informação;
• sistema de organização hierárquico;
• execução sequencial de programas.
• Robótica é a disciplina que trata do robô.
• Engenharia Robótica refere-se à construção de robôs e dispositivos 
robóticos.
Robô e Robótica
• Standard International ISSO 8373:1994(E/F):
“Manipulating industrial robot: Automatically controlled, 
reprogrammable multipurpose manipulator programmable in three or
more axes, which may be either fixed to place or mobile, of use in 
industrial automation applications. The robot includes – the
manipulator – the control system (hardware and software)”
Robô e Robótica
• Nem todos sistemas automáticos são considerados robôs 
industriais!
• Para se tratar de um robô industrial deve ser passível de 
programação e de adaptação ao problema proposto.
Robô e Robótica
Leis da Robótica – Isaac Asimov (1950):
1ª Lei: Um robô não pode maltratar um ser humano, ou 
pela sua passividade deixar que o ser humano seja 
maltratado.
2ª Lei: Um robô deve obedecer às ordens dadas por um 
ser humano, exceto se entrarem em conflito com a 1ª lei.
3ª Lei: Um robô deve proteger a sua existência desde que 
essa proteção não entre em conflito com a 1ª ou 2ª lei.
Robô e Robótica
Carros Autônomos
Em junho de 2017, o 
Ministério do Transporte e 
da Infraestrutura Digital da 
Alemanha publicou um 
relatório estabelecendo os 
princípios básicos que 
deverão ser aplicados pelos 
carros autônomos.
As leis da robótica clássicas são insuficientes para resolver questões de 
ordem ética.
Carros Autônomos
“O propósito das modalidades autônomas de transporte é melhorar a 
segurança"
“A proteção de indivíduos tem precedência sobre qualquer outra 
consideração utilitária"
“Os sistemas devem ser programados para aceitar danos a animais 
ou a propriedades se isso significar a segurança de pessoas"
“É estritamente proibido fazer distinções com base em características 
pessoais (idade, gênero, estado mental etc.)"
“É proibido sacrificar qualquer pessoa não envolvida na geração dos 
riscos de mobilidade"
Em 1801 :
Joseph Marie Jacquard, mecânico francês,
inventou um tear mecânico programável dotado
de uma leitora de cartões perfurados, os quais representavam os desenhos
do tecido - portanto um processador das informações relativas à padronização
do tecido. O tear funcionava tão bem que este é o primeiro exemplo prático
de realocação de mão de obra provocado pela automação!
Marcos Históricos
http://images.google.com.br/imgres?imgurl=http://www.cs.arizona.edu/patterns/weaving/illustrations/SAMPLES/pic_jacq.gif&imgrefurl=http://www.cs.arizona.edu/patterns/weaving/illustrations.html&usg=__UUbvmC-6Q_0fy2-1qv5iJu6Yrhs=&h=559&w=365&sz=221&hl=pt-BR&start=6&um=1&tbnid=UNiI5QSUvCZhjM:&tbnh=133&tbnw=87&prev=/images%3Fq%3DJoseph%2BMarie%2BJacquard%26hl%3Dpt-BR%26sa%3DX%26um%3D1
Marcos Históricos
http://images.google.com.br/imgres?imgurl=http://www.columbia.edu/acis/history/loom2.jpg&imgrefurl=http://www.columbia.edu/acis/history/jacquard.html&usg=__h8p3UatfB4FNVQURmBRJs7RVR4I=&h=1108&w=787&sz=169&hl=pt-BR&start=30&um=1&tbnid=bMQMNRIfVTYm2M:&tbnh=150&tbnw=107&prev=/images%3Fq%3DJoseph%2BMarie%2BJacquard%26ndsp%3D20%26hl%3Dpt-BR%26sa%3DN%26start%3D20%26um%3D1
http://www.guanabara.info/wp-content/uploads/2008/07/tearjacquard.jpg
Marcos Históricos
(1946) George C. Devol patenteia dispositivo para manuseio de 
materiais, com "memória programável“.
(1951) Raymond Goetz projeta um manipulador remoto, um dispositivo 
mestre-escravo utilizado para movimentar materiais perigosos - radioativos.
(1952) É construída pelo Laboratório de Servomecanismos do Instituto de 
Tecnologia de Massachusetts (MIT) a primeira máquina-ferramenta 
controlada por comando numérico (máquina NC2).
Marcos Históricos
(1954, UK)C. W. Kenward requer a patente da invenção do primeiro robô. 1957
(1954,EUA) George C. Devol pediu uma patente, escrevendo, “... a
presente invenção torna disponível, pela primeira vez, uma máquina de uso 
geral que tem aplicação universal para uma diversidade de aplicações onde o 
controle cíclico é desejado.”
Devol denominou sua invenção de “universal automation”, ou “unimation”. 
1961
Marcos Históricos
(1959) Planet Corporation introduz o primeiro robô comercial para 
movimentação de peças, controlado por chaves fim-de-curso e cames.
(1960) É lançado o primeiro robô Unimate hidráulico, pela Unimation (Universal
Automation). Engelberger fundou para atender pedido de 66 Unimates.
http://en.wikipedia.org/wiki/File:Unimate_sm.jpg
Marcos Históricos
(1965) Aplicação das transformações homogêneas a cinemática do robô.
(1962) General Motors: instalação do primeiro robô industrial (Unimate) 
na linha de produção.
http://images.google.com.br/imgres?imgurl=http://davidbuckley.net/DB/HistoryMakers/GM-Unimate.jpg&imgrefurl=http://davidbuckley.net/DB/HistoryMakers.htm&usg=__T5Wzyzz4wIXRZiFuzZlwQ6sk4-8=&h=290&w=365&sz=27&hl=pt-BR&start=2&um=1&tbnid=MnOv2nYme3iR9M:&tbnh=96&tbnw=121&prev=/images%3Fq%3Dgeneral%2Bmotors%2Bunimation%26hl%3Dpt-BR%26sa%3DN%26um%3D1
Marcos Históricos
(1973) Lançamento do primeiro robô industrial controlado por 
minicomputador, T3, projeto de Richad Hohn, na Cincinnati Milacrom 
(1978) Desenvolvimento do robô PUMA - (Programmed Universal 
Machine for Assembly) pela Unimation.
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Marcos Históricos
(1979) Desenvolvimento do robô SCARA (Selective Compliance Arm 
for Robotic Assembly), pela universidade Yamanashi.
(2010) Inicia no Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de 
São Paulo, IFSP, o Grupo de Robótica do IF, campus São Paulo, 
GRIF. 
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Aplicação
Manipuladores
Aplicação
Aplicação
Aplicação
Aplicação
Aplicação
Custo por 
unidade
Volume
AUTOMAÇÃO DEDICADAROBÔ
MANUAL
Movimentos
JUNTAS
Movimentos
g.d.l, Graus de Liberdade : Número total de movimentos 
independentes que um dispositivo pode efetuar.
g.d.m., Graus de Mobilidade : referente a movimentos 
dependentes. Ex: mão humana; tripé.
Movimentos
Manipuladores
Plataforma de Stewart
Eu caí sem beber, e daí?
http://www.youtube.com/watch?v=ASoCJTYgYB0