O termo robô (ou robot) tem origem na palavra checa robota, que significa "trabalho forçado". O robô presente no imaginário mundial teve origem numa peça do dramaturgo Karel Capec, na qual existia um autômato com forma humana, capaz de fazer tudo em lugar do homem.

Em usos práticos, um robô é um dispositivo autônomo ou semi-autônomo que realiza trabalhos de acordo com um controle humano, controle parcial com supervisão, ou de forma autônoma. Os robôs são comumente utilizados na realização de tarefas em locais mal iluminados, ou na realização de tarefas sujas ou perigosas para os seres humanos. Os robôs industriais usados nas linhas de fabricação são a forma mais comum de robôs, porém isto vêm sendo substituídos recentemente por robôs comerciais limpadores de pisos e cortadores de gramas. Outras aplicações incluem o tratamento de lixo tóxico, exploração subaquática e espacial, cirurgias, mineração, busca e resgate, e localização de minas terrestres. Os robôs também aparecem nas áreas do entretenimento e tarefas caseiras.

VISÃO GERAL

Um robô pode incluir uma conexão de realimentação (feedback) entre os sensores e a ação, sem o controle humano direto, apesar de que podem haver uma função de controle humano. As ações podem ser realizadas por motores ou atuadores que podem mover um braço, abrir ou fechar garras, ou propelir o robô. O controle e o retorno é provido em muitos casos por um computador, Por esta definição, praticamente todos os dispositivos automáticos podem ser chamados de robôs.

Os dois usos básicos dos atuadores são a movimentação do robô em um ambiente (locomoção) ou para mover os objetos ao redor (manipulação). Esta distinção divide os robôs em duas categorias principais: robôs móveis e robôs manipuladores.

A juntas conectam as partes dos manipuladores. Os tipos mais comuns de juntas são:
. rotatória (rotação ao redor de um eixo fixo)
. prismática (movimento linear)

Um robô paralelo é aquele cujos braços (eixos primários) possui três juntas prismáticas concorrentes ou juntas primáticas e concorrentes. Graus de Liberdade (DOF) significa o número de eixos de movimento. O braço humano possui sete graus de liberdade. Um braço com "6 DOF" é considerado por muitos altamente flexível.

Os sensores proprioceptivos sentem os atuadores do robô (como registradores de posição e sensores de ângulo das juntas). A propriocepção (é captação de informação referente à localização do corpo, sua movimentação e outras através dos sistemas de sentido) é um dos sentidos mais importantes do corpo humano.

Alternativamente, o termo robô tem sido utilizado para a designação de um homem mecânico, ou um autômato baseado em um animal, tanto real como imaginário. Ele é aplicado em uma série de máquinas que substituem diretamente um ser humano ou um animal no trabalho ou no lazer. Desta forma, um robô pode ser visto como uma forma de biomímica. A falta do antropomorfismo é provavelmente o que nos torna relutantes em nos referir a um lavador de louças altamente complexo com um robô. Entretanto, no conceito moderno, este termo implica certo nível de autonomia que iria impedir que muitas máquinas automáticas fossem chamadas de robôs. Esta é a busca por robôs autônomos ou robôs cognitivos cada vez mais superiores, o que é o maior foco das pesquisas em robótica e o que leva aos trabalhos com inteligência artificial.

O termo robô é também comumente utilizado para se referir a dispositivos mecânicos sofisticados que são controlados remotamente por seres humanos, tais como os ROVs (Remotely Operated Vehicle), mesmo que estes dispositivos não sejam autônomos.

ROBÓTICA

A robótica é a ciência ou o estudo da tecnologia associado com o projeto, fabricação, teoria e aplicação dos robôs. A palavra robótica foi utilizada primeiramente impressa na história de ficção cientifica de Isaac Asimov "Liar!" (1941). Nela, o autor se refere às 'três regras da robótica' que posteriormente se tornaram as "Três Leis da Robótica" na publicação de ficção Eu, Robô.

A robótica requer conhecimentos de trabalho sobre eletrônica, mecânica e software. Dependendo do tamanho do projeto conhecimentos sobre cinemática, pneumática, hidráulica e microcontroladores / CLPs podem ser necessários. O processo padrão de criação de robôs começa pela exploração dos sensores, algoritmos e atuadores que irão ser requeridos para o trabalho desejado. Algumas idéias como o tamanho mais efetivo para o robô e sua fonte de alimentação primária também são decididas.

Após a plataforma móvel básica estar completa, os sensores e as outras entradas e saídas do robô são conectadas a um dispositivo que tomará as decisões, sendo mais comum o uso de um microcontrolador. Este circuito avalia os sinais de entrada, calcula a resposta apropriada para estes, e envia os sinais aos atuadores de modo a causar uma reação.

Os robôs são utilizados para realizar trabalhos que são muitos pesados, sujos ou perigosos para os seres humanos. Os robôs industriais nas linhas de produção são a forma mais comum de robôs, porém isto vem mudando recentemente pela entrada de robôs faxineiros e cortadores de grama. Outras aplicações incluem a limpeza de lixo tóxico, exploração subaquática e espacial, cirurgias, mineração, busca e regaste e a busca de minas terrestres. Os robôs também estão surgindo nas áreas de cuidados de saúde e entretenimento.

Os manipuladores industriais possuem capacidades de movimento similares ao braço humano e são os mais comumente utilizados na indústria. As aplicações incluem soldagem, pintura e carregamento de máquinas. A indústria automotiva é um dos campos que mais se utiliza desta tecnologia, aonde os robôs são programados para substituir a mão-de-obra humana em trabalhos repetitivos ou perigosos. A adoção generalizada deste tipo de tecnologia, entretanto, foi atrasada devido à avaliabilidade de funcionários baratos e aos altos requerimentos de capital dos robôs. Outra forma de robôs industriais é o AGVs (Veículos Guiados Automaticamente). Os AGVs são utilizados em estoques, hospitais, portos de containers, laboratórios, instalações de servidores, e outras aplicações onde o risco, confiabilidade e segurança são fatores importantes. De mesma forma, o patrulhamento autônomo de e os robôs de segurança estão aparecendo como parte de alguns prédios automatizados.

No começo do século XXI, os robôs domésticos começaram a surgir na mídia, com o sucesso do Aibo, da Sony e uma série de fabricantes lançando seus aspiradores robóticos, tais como a iRobot, Electrolux, e Karcher. Cerca de um milhão de unidades de aspiradores foram vendidas em todo o mundo até o final de 2004 (United Nations Economic Commission for Europe). A iRobot Company produziu um robô de mapeamento similar no tamanho e forma aos aspiradores robóticos. As corporações japonesas foram bem sucedidas em seus desenvolvimentos de protótipos de robôs humanóides e planejam utilizar esta tecnologia não apenas nas linhas de produção, mas também nos lares japoneses. Existem expectativas no Japão de que os cuidados caseiros para a população idosa podem ser mais bem realizados através da robótica.

Enquanto a tecnologia robótica obteve certo grau de maturidade, o impacto social destes robôs é largamente desconhecido. O campo dos robôs sociais está emergindo e investiga as relações entre os robôs e os humanos. Um ludobot (Artificial human companions) é um exemplo de um robô social dedicado ao entretenimento e companhia.

Os robôs também são comumente utilizados como uma forma de Arte de Alta Tecnologia.

DESENVOLVIMENTOS ATUAIS

Quando os roboticistas tentaram imitar os movimentos humanos e de animais em robôs, eles descobriram que isto era muito difícil de ser realizado, necessitando de muito mais poder computacional do que estava disponível na época. Então, foi dada ênfase a outras áreas de pesquisa. Robôs simples utilizando rodas foram utilizados para conduzir experimentos sobre comportamento, navegação e planejamento de percursos. Estas técnicas de navegação atualmente se encontram disponíveis nos sistemas de controle de robôs autônomos. O exemplo mais sofisticado de um sistema de navegação autônomo disponível inclui um sistema de LASER e o sistema VSLAM (Localização e Mapeamento Visual Simultâneos) da ActivMedia Robotics e da Evolution Robotics.

No momento em que os engenheiros estavam prontos para tentar criar robôs que caminhassem novamente, eles começaram com pequenos hexapodes e outras plataformas com muitas patas. Estes robôs imitavam os insetos e antrópodes em forma e função. Estes tipos de corpos comumente oferecem alta flexibilidade e adaptividade a muitos ambientes, porém o custo da complexidade mecânica adicional tem adiado sua adoção pelos consumidores. Com mais de quatro patas, estes robôs são estaticamente estáveis, o que os torna mais fáceis para se trabalhar. O objetivo da pesquisa com robôs bípedes é obter uma caminhada utilizando movimentos passivo-dinâmico que imite o movimento humano. Temos algum progresso recente na locomoção bípede, entretanto um caminhar bípede robusto ainda não foi atingido.

Outro problema técnico que impede uma adoção mais aberta dos robôs é a complexidade de manusear objetos físicos em um ambiente natural caótico. Sensores de toque e melhores algoritmos de visão podem resolver este problema. O UJI Online Robot da Universidade Jaume I da Espanha é um bom exemplo de um progresso atual neste campo.

Recentemente, grandes progressos têm sido realizados na área da robótica médica, com duas companhias em particular, a Computer Motion e a Intuitive Surgical, recebendo uma aprovação regulatória na América do Norte, Europa e Ásia para que seus robôs sejam utilizados em procedimentos cirúrgicos médicos invasivos. A automação em laboratórios é uma área crescente. Nesta, os robôs são utilizados para transportar amostras químicas ou biológicas entre instrumentos tais como incubadores, recipientes e leitores. Outros lugares aonde a robótica poderá substituir o trabalho humano é na exploração do fundo do mar e exploração espacial. Para estes trabalhos, os corpos do tipo artropode são geralmente preferidos. Mark W. Tilden, do Los Alamos National Laboratories, se especializou em robôs baratos com patas dobradas porém sem juntas, enquanto outros buscam reproduzir o movimento completo dos carangueijos.

Robôs experimentais com asas e outros modelos explorando a biônica se encontram no princípio de seu desenvolvimento. Os "nanomotores" e os "smart wires" podem reduzir drasticamente a quantidade de energia utilizada para realizar os movimentos, enquanto a estabilização em vôo pode ser melhorada por giroscópios extremamente pequenos. Um dos motivos mais significativos para estes trabalhos é o interesse militar em tecnologias de espionagem.

EXPECTATIVAS FUTURAS

Alguns cientistas acreditam que os robôs serão capazes de se aproximarem a uma inteligência semelhante à humana na primeira metade do século 21. Mesmo antes destes níveis de inteligência teóricos serem obtidos, especula-se que os robôs podem começar a substituir os humanos em muitas carreiras com trabalho intensivos. O pioneiro da cibernética Norbert Wiener discutiu alguns destes temas em seu livro The human use of human beings (1950), no qual ele especulou que a tomada de tabalhos humanos pelos robôs pode levar a um aumento no desemprego e problemas sociais a curto prazo, porém que a médio prazo isto pode trazer uma riqueza material às pessoas na maioria das nações.

Alguns acreditam que estes robôs coletivamente podem formar um "proletariado robô", ou classe operária, que permitiria que os humanos se preocupassem principalmente com o controle dos meios de produção (tais como os equipamentos de fazendas e indústrias), assim aproveitando os frutos dos trabalhos dos robôs. Tal mudança na produção, distribuição e consumo de mercadorias e serviços iriam representar uma mudança radical do sistema socioeconômico atual, e para evitar a pobreza normalmente causada pelo desemprego e para poder aproveitar os frutos do trabalho robótico, acredita-se que o proletariado humano teria que derrubar a classe dominante, estando de acordo com as previsões de Marx.

A robótica provavelmente continuará sua expansão em escritórios e residências, substituindo aparelhos "não inteligentes" por seus equivalentes robóticos. Robôs domésticos capazes de realizar muitos trabalhos caseiros, descritos nas histórias de ficção científica e mostrados ao público nos anos 60, continuarão a ser aperfeiçoados.

Aparentemente existe certo grau de convergência entre humanos e robôs. Alguns seres humanos já são ciborgues, com alguma parte do corpo ou mesmo partes do sistema nervoso substituídos por equivalentes artificiais, tais como o marcapasso. Em muitos casos a mesma tecnologia pode ser utilizada tanto na robótica quanto na medicina. Mesmo não sendo robótica restrita, existem alguns estudos nesta área pelo professor Kevin Warwick.

ÁREAS DE PESQUISA RELACIONADAS À ROBÓTICA

. Robótica baseada em comportamento
. Robótica biomórfica
. Robótica de desenvolvimento
. Robótica epigenética
. Robótica evolucionária
. Robótica cognitiva
. Controle de robôs
. Cinemática de robôs
. Inteligência artificial
. Planejamento automatizado
. Mecatrônica
. Redes neurais
. Cibernética
. Consciência artificial
. Telerobótica
. Nanotecnologia e MEMS
. Robótica de enxame
. Interação homem-robô

IMPACTO DOS ROBÔS

Os manipuladores robóticos criam produtos manufaturados de maior qualidade e de custo menor. Não obstante, também podem causar perda de empregos no qualificados, especialmente em linhas de produção industrial. Embora criem trabalhos nos setores de software e o desenvolvimento dos sensores, na instalação e na manutenção dos robôs e na conversão de fábricas velhas em novas, estes novos empregos exigem maiores níveis de capacitação e formação. As sociedades orientadas para a tecnologia devem enfrentar a tarefa de volver a capacitar os trabalhadores que perdem seu emprego devido à robotização e para possam competir nas indústrias do século XXI.

A ROBOTIZAÇÃO E A SOCIEDADE

A robotização contribuiu na maior parte ao aumento do tempo livre e dos salários reais da maioria dos trabalhadores dos países industrializados. Também permitiu aumentar a produção e reduzir custos, pondo carros, refrigeradores, televisões, telefones e outros produtos dentro do alcance de mais gente.

Não obstante, todos os resultados da Robotização não foram positivos. Alguns observadores discutem que a robotização a levado ao excesso da produção e ao desperdício, alienando o trabalhador causando desemprego. De todos estes assuntos, o que maior atenção recebeu é a relação entre a automatização e o desemprego. Certos economistas defendem que a automatização teve um efeito mínimo, ou nenhum, no desemprego.

Por outro lado, há sindicalistas e economistas que afirmam que a robotização gera o desemprego e que, se não for controlado, levará a um vasto exército de desempregados. Mantêm que o crescimento dos trabalhos gerados pela administração pública e os setores de serviço absorveu àqueles que ficaram desempregados em conseqüência da robotização, e quando estes setores fiquem saturados saberemos a autentica relação entre a robotização e o desemprego.

PESQUISAS DESENVOLVIDAS NA UNB

. Programação de Manipuladores Robóticos;
. Programação “Off-Line” de Manipuladores Robóticos;
. Robôs soldadores guiados por Câmeras;
. Processamento e Aquisição de Dados;
. Desenvolvimento de Mesa Posicionadora Robótica;
. Sensoriamento a Espectrometria, Vídeo e Infravermelho: Fusão de sensores;
. Prototipagem Rápida: Soldagem 3D;
. Sistema Robótica para rastreamento da junta soldada;
. Robôs Móveis;
. Robos para Inspeção “Off-Shore” e reparos;
. Teleoperação de Células de Usinagem;
. Robô guiado predictivamente por câmeras CCD;
. Célula de Soldagem guiada por Sensores;
. Processamento Paralelo para integração de células robóticas em soldagem.

PANORAMA DA ROBÔTICA NO BRASIL E NO MUNDO

(United Nations Economic Commission for Europe)

No Brasil a principal aplicação é na área de soldagem e montagem industrial. A compra de robôs no Brasil fica abaixo da média mundial, o número de robôs novos comprados pela indústria brasileira vem caindo desde 2000, segundo um relatório divulgado pela UNECE. Em 2000, a indústria brasileira adquiriu 700 máquinas. Essa quantidade caiu para 280 em 2002 e para 230, em 2003. O investimento lento no Brasil contrasta com o aumento registrado mundialmente. No ano passado, o investimento global aumentou em 19%. Aumento global. Os números registrados no Brasil contrastam com os verificados em outras regiões. Na América do Norte, o aumento no setor foi de 28%. No Japão, com cerca de metade dos atuais 800 mil robôs existentes, o crescimento foi de 25%. Na União Européia, o aumento foi mais modesto, de 4%. Mas segundo o estudo, isso se deve ao fato de que a região apresentou dígitos duplos de crescimento de mercado desde 1994, com exceção de 1997 e 2001-2002. A ONU prevê ainda que o investimento no setor deve continuar a crescer. A previsão é de que haja um aumento anual de quase 7% até 2007. Esse aumento nos investimentos pode ser explicado por avanços em tecnologia, aumento no custo da mão-de-obra e, principalmente, na queda dos preços do produto. No ano passado, um robô custou um quarto do preço registrado em 1990. Em casa o uso de robôs domésticos também tem aumentado. No fim de 2003, cerca de 600 mil máquinas estavam em uso mundialmente. A previsão para o período 2004-2007 é de que mais de 4 milhões de unidades devem ser adicionadas a esse total.

A maior parte dos robôs atualmente em uso é de cortadores de grama e aspiradores de pó. Mas o estudo afirma que, no futuro, os robôs estarão realizando todo tipo de atividade.

Quantos robôs estão trabalhando na indústria? No mundo inteiro pelo menos 800.000 unidades (possivelmente o estoque real está perto de um milhão de unidades), dos quais 350.000 no Japão, perto de 250.000 na união européia e a aproximadamente 112.000 na América do Norte. Na Europa, Alemanha lidera com 112.700 unidades, seguidas por Itália com 50.000, Francia com 26.000, Espanha com 20.000 e o Reino Unido com 14.000. Estima-se que no Brasil tenhamos no mais de 8000 unidades.

Qual é a previsão para 2007? Uma previsão conservadora aponta aproximadamente um milhão de unidades no mundo inteiro, dos quais 350.000 em Japão, 326.000 na união européia e 145.000 na América do Norte. No Brasil não passara das 10.000 unidades.

Quantos robôs por trabalhadores existem na indústria de manufatura? Aproximadamente 320 por 10.000 empregados no Japão, 148 na Alemanha, 116 na Itália, 99 na Suécia e entre 80 e 50 na Finlândia, Espanha, Francia, Estados Unidos, Áustria, e Dinamarca. No Reino Unido a densidade atingiu aproximadamente 40. Na indústria de carro? No Japão, Itália e Alemanha há aproximadamente 1 robô para cada 10 trabalhadores. Robôs de serviço em nossa casa? No fim de 2003, aproximadamente 610.000 aspiradores autônomos e os robôs corta-gramado estavam na operação. Em 2004 - 2007, mais de 4 milhões de novas unidades novas são previstas. No Brasil não existe nenhum dado detalhado.