O Que É Um Robô Autônomo? 👨‍🏭

À medida que a robótica continua melhorando, a ideia de um robô autônomo está se tornando cada vez mais importante.

Essas máquinas podem sentir e responder ao ambiente, tomar decisões por conta própria e se movimentar sem ajuda humana.

Nesta postagem do blog, falarei sobre as peças e tecnologias que possibilitam que os robôs trabalhem por conta própria.

Também falarei sobre as linguagens de programação e as habilidades necessárias para criá-las, bem como as preocupações éticas e de segurança que acompanham seu uso.

Seja você um engenheiro experiente ou apenas começando, o mundo dos robôs autônomos certamente chamará sua atenção e fará com que você queira aprender mais sobre todas as formas como essa tecnologia pode ser usada.

Introdução aos robôs autônomos

Definição formal:

Um robô que não apenas pode manter sua própria estabilidade enquanto se move, mas também pode planejar seus movimentos.

Nasa's K10 (Autonomia e robótica):

https://www.nasa.gov/centers/ames/research/area-autonomy-and-robotics.html

Robôs autônomos são máquinas inteligentes que podem trabalhar por conta própria, descobrindo o que está acontecendo ao seu redor, tomando decisões e agindo sem a ajuda de uma pessoa.

Um robô autônomo é um tipo de robô que tem muita liberdade e pode fazer coisas sozinho sem a ajuda de uma pessoa.

Isso é possível porque o robô possui sensores como câmeras, LiDAR e sonar que permitem ver e ouvir o que está acontecendo ao seu redor.

O robô então pega essas informações e as usa para tomar decisões. Isso lhe dá a capacidade de agir por conta própria.

tipos de robôs

Existem muitos tipos diferentes de robôs, e cada um tem seus próprios pontos fortes e fracos. Algumas delas são:

Robôs Autônomos: Como já falamos, os robôs autônomos podem trabalhar por conta própria sem ajuda humana.
Robôs controlados: para funcionar, os robôs controlados precisam de informações das pessoas. Eles podem ser programados para fazer tarefas específicas, mas não têm tanta liberdade quanto os robôs que podem fazer as coisas sozinhos.
Robôs Semi-Autônomos: Esses robôs têm partes de robôs autônomos e controlados, então eles podem fazer algumas tarefas por conta própria, mas ainda precisam de alguma ajuda de humanos.
Robôs automatizados: esses robôs são configurados para fazer coisas por conta própria.

Mas eles podem não ser tão independentes quanto os robôs que podem fazer as coisas por conta própria.

Diferenças entre robôs autônomos e outros tipos

Os robôs autônomos são diferentes de outros tipos de robôs porque podem tomar decisões e agir por conta própria com base no que veem em seu ambiente, sem a necessidade de intervenção humana constante.

Embora outros tipos de robôs possam realizar determinados trabalhos, eles não têm tanta liberdade quanto os robôs autônomos.

Robôs autônomos na engenharia

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Componentes e tecnologias para robôs autônomos

Robôs autônomos são máquinas inteligentes que podem trabalhar por conta própria, sentir o ambiente, tomar decisões e agir sem a ajuda de uma pessoa.

Para fazer um robô que funcione sozinho, é importante saber quais peças e tecnologias são necessárias.

Componentes de hardware

Componentes de hardware são uma parte importante de fazer um robô que pode fazer coisas por conta própria. Entre eles estão:

Atuadores, como motores, freios e solenóides, possibilitam que o robô se mova e interaja com o ambiente.

Sensores: Os sensores são necessários para que o robô entenda seus arredores.

Alguns exemplos de sensores incluem câmeras, LiDAR e unidades de medição inercial (IMUs).

Fontes de energia: para funcionar, os robôs autônomos precisam de uma fonte de energia confiável, como baterias ou células de combustível.
Hardware de computação: para que o robô processe os dados do sensor, execute algoritmos e controle os atuadores, ele precisa de um microcontrolador ou computador de placa única.

Programas

Ao fazer um robô autônomo, o software é tão importante quanto o hardware. Entre eles estão:

Algoritmos de percepção: os algoritmos de percepção permitem que o robô interprete os dados de seus sensores e descubra o que está acontecendo ao seu redor.
Os algoritmos de localização ajudam o robô a descobrir onde está e para que lado está voltado em seu ambiente.
Algoritmos de mapeamento fazem um modelo do ambiente que o robô pode usar para planejar seus movimentos.
Algoritmos de planejamento e controle: Os algoritmos de planejamento e controle permitem que o robô se mova e interaja com as coisas em seu ambiente.

Comunicação

Para que o robô funcione bem, ele precisa ser capaz de conversar com o ambiente. Isso inclui falar com outros dispositivos e sistemas, sem fio ou usando fios.

Disciplinas incluídas

Para fazer um robô que funcione sozinho, você precisa saber muito sobre engenharia mecânica, engenharia elétrica, ciência da computação e robótica.

A importância dos sensores em robôs autônomos

Os sensores são uma parte importante dos robôs autônomos porque permitem que o robô aprenda sobre seus arredores e tome decisões com base no que aprende.

Por que os sensores são importantes para robôs que podem agir por conta própria?

Os sensores são uma parte muito importante dos robôs autônomos porque permitem que o robô veja e entenda o que está ao seu redor.

O robô pode tomar decisões e mudar suas ações com base nas informações que obtém dos sensores. Isso permite que ele se mova com segurança e execute tarefas com pouca ajuda de humanos.

Tipos de sensores para robôs autônomos

Robôs autônomos usam diferentes tipos de sensores para aprender sobre seus arredores. Na robótica, alguns dos tipos mais comuns de sensores são:

Sensores de proximidade/distância: Esses sensores, como sensores ultrassônicos ou infravermelhos, permitem que os robôs encontrem objetos e meçam distâncias sem tocá-los.
Câmeras e sensores lidar: câmeras e sensores lidar podem ser usados para fazer um mapa 3D detalhado do ambiente do robô, o que pode ajudá-lo a evitar obstáculos e planejar seu caminho.
Sensores de navegação: sensores de navegação, como GPS ou codificadores, permitem que você descubra onde o robô está e faça alterações em sua velocidade, direção e curso. Os sensores de força medem as forças exercidas sobre um robô por seu próprio corpo ou por coisas fora dele. Isso é importante para tarefas como agarrar ou levantar coisas.
Unidades de medição inercial (IMUs): as IMUs medem a aceleração e a velocidade angular do corpo de um robô ou objetos externos, o que é importante para tarefas como balanceamento ou estabilização.

Cada tipo de sensor tem suas próprias vantagens e desvantagens.

Robôs autônomos podem melhorar sua capacidade de ver e tomar decisões usando mais de um sensor.

Por exemplo, combinar sensores lidar com câmeras pode dar ao robô uma imagem mais completa de seus arredores

O uso de vários sensores de navegação pode melhorar a precisão da localização.

Navegação e prevenção de obstáculos para robôs autônomos

Os robôs autônomos usam sistemas que os ajudam a se orientar e evitar bater nas coisas para que possam se mover com segurança e eficiência.

Métodos para robôs que podem se locomover por conta própria

Mapas do ambiente: Robôs autônomos podem planejar seus movimentos e evitar obstáculos com a ajuda de mapas do ambiente.
Sensores como câmeras de detecção de obstáculos de visão estéreo ou LiDAR: esses sensores fornecem ao robô uma visão de 360 graus de seus arredores, permitindo que ele veja obstáculos e planeje uma rota segura.
Veículos guiados automaticamente, veículos teleoperados remotamente e robôs móveis autônomos que funcionam melhor com sistemas de visão 3D com amplo campo de visão: Esses sistemas facilitam a movimentação do robô e evitam obstáculos.

Robôs autônomos precisam ser capazes de evitar obstáculos

Os robôs autônomos precisam ser capazes de evitar obstáculos para que possam se movimentar com segurança e eficácia em seu ambiente.

Para que os robôs possam evitar obstáculos, eles devem ser capazes de encontrá-los com segurança e prever como eles se moverão.

A forma do robô também pode afetar a forma como ele se move em torno de obstáculos. Os robôs circulares são comuns porque podem girar sem bater em nada.

Acostumando-se com o ambiente

Por último, mas não menos importante, para que os métodos de desvio de obstáculos funcionem, os robôs devem ser capazes de se adaptar bem ao ambiente.

Isso significa que o robô deve ser capaz de mudar seus movimentos e contornar obstáculos, mesmo em ambientes dinâmicos onde os obstáculos podem se mover ou mudar sem aviso prévio.

Programação de robôs autônomos

A programação é uma parte importante da criação de robôs que podem trabalhar por conta própria, e existem muitas linguagens de programação diferentes que podem ser usadas para criar e testar robôs.

Linguagens usadas para programar robôs Python e C++ são as linguagens de programação mais comuns para fazer robôs que possam trabalhar sozinhos, mas outras linguagens também podem ser usadas dependendo da necessidade do projeto.

Java, MATLAB e PHP são outras linguagens de programação frequentemente usadas para robótica.

Cada idioma tem seus próprios prós e contras, e o melhor idioma para um projeto dependerá do que ele precisa fazer.

Habilidades necessárias para programar robôs

Para criar um robô que funcione sozinho, você precisa saber programar em linguagens como Python e C++.

Também é importante ter experiência com programação aplicada e criação de software para sistemas de hardware.

Também é importante saber coisas sobre robótica, como teoria de controle, planejamento de movimento e visão computacional.

Recursos para aprender a programar robôs

Existem muitas maneiras de aprender as habilidades necessárias para programar robôs que podem fazer coisas por conta própria. Algumas delas são:

Cursos em universidades: Muitas universidades oferecem cursos online e presenciais em robótica e programação.
Cursos e workshops online: Universidades, empresas e grupos profissionais oferecem muitos cursos e workshops online. Esses cursos podem ensinar qualquer coisa, desde o básico da robótica até formas avançadas de programar robôs.
Tutoriais e guias de programação: você pode encontrar muitos tutoriais e guias de programação on-line que mostram como construir robôs móveis autônomos básicos ou ensinam como programar robôs de uma determinada maneira.

Custos Associados a Robôs Autônomos

Os robôs autônomos estão se tornando mais comuns em muitos setores porque podem melhorar a segurança do trabalhador, aumentar a produtividade e reduzir os custos de mão de obra.

Mas o custo de construir e usar robôs autônomos pode variar muito, dependendo de para que são usados, de quão complicados são e de quais peças são usadas.

Custos de investimento inicial

O custo de investimento inicial de um robô autônomo pode ser composto de peças como hardware, software e sensores.

Aqui estão alguns exemplos de custos que vêm com diferentes tipos de robôs:

Veículos guiados automaticamente (AGVs) podem custar de $ 14.000 para um AGC simples a $ 60.000 para um trator de reboque mais complexo.
O custo das empilhadeiras autônomas também pode mudar com base no número de fatores.
Os robôs usados na construção podem ser caros porque são difíceis de fabricar e o ambiente em que trabalham precisa ser padronizado.

Um robô que faz cirurgia pode custar até US$ 2,5 milhões.

Custos Contínuos

Além do investimento inicial, o custo do uso de robôs autônomos também pode incluir custos contínuos de manutenção, reparos e atualizações.

Para garantir que o robô continue funcionando corretamente e com segurança, pode ser necessário fazer manutenção e consertá-lo regularmente.

Além disso, a tecnologia está sempre melhorando, então o robô pode precisar ser atualizado para acompanhar as últimas mudanças.

Benefícios dos Robôs Autônomos

Mesmo que o custo de investimento inicial para um robô autônomo possa ser alto, os benefícios a longo prazo de redução dos custos de mão de obra e aumento da produtividade podem ser significativos, tornando os robôs autônomos um investimento valioso para algumas aplicações.

Ao usar robôs que podem trabalhar por conta própria, as empresas podem economizar dinheiro em mão de obra, melhorar a eficiência e tornar os trabalhadores mais seguros.

Por exemplo, os robôs podem trabalhar ininterruptamente com pouca supervisão, o que pode ajudar a reduzir ainda mais os custos.

Além disso, os robôs podem fazer trabalhos que são muito chatos, perigosos ou sujos para as pessoas. Isso libera as pessoas para fazer trabalhos mais importantes.

Aplicações de Robôs Autônomos

Os robôs autônomos estão se tornando cada vez mais populares no comércio eletrônico, data centers, saúde, manufatura, militares e segurança pública, agricultura e outros campos.

O uso de robôs autônomos traz muitos benefícios, como reduzir o custo da mão de obra, aumentar a produtividade, tornar o local de trabalho mais seguro e reduzir os erros.

Aplicativos de comércio eletrônico

Os robôs móveis autônomos (AMRs) agora são comumente usados no setor de comércio eletrônico para fazer coisas como mover carrinhos e manipular dispositivos móveis.

Esses robôs podem mover produtos de um local em um depósito para outro por conta própria, o que acelera o processo de atendimento de pedidos.

Os robôs autônomos também podem ajudar a entregar mercadorias aos clientes, o que pode reduzir os prazos de entrega e deixar os clientes mais felizes.

Indústria de transformação

Robôs autônomos também são frequentemente usados na indústria de manufatura. Os robôs são usados para muitas coisas, como soldagem a arco, soldagem a ponto e movimentação de objetos.

Quando robôs são usados na fabricação, a segurança pode ser melhorada e a produção pode ser feita de forma mais rápida e eficiente.

Com a chegada da Indústria 4.0, a combinação de robótica, inteligência artificial (IA) e aprendizado de máquina (ML) está mudando a forma como a fabricação é feita.

Militar e Segurança Pública

A tecnologia robótica é usada nas forças armadas e na segurança pública, onde drones e robôs que não precisam de uma pessoa para controlá-los são usados para vigilância.

Esses robôs podem entrar em lugares perigosos e coletar informações, tornando mais seguro para as pessoas estarem lá. Os robôs também são usados para se livrar de bombas, encontrar produtos químicos e materiais radioativos e patrulhar fronteiras.

Aplicações de saúde

Robôs autônomos são usados em ambientes de saúde para fazer coisas como cuidar de pacientes, entregar medicamentos, verificar sinais vitais e dar apoio emocional.

Os robôs móveis autônomos (AMRs) são frequentemente usados para ajudar em tarefas importantes, como limpeza, telepresença e fornecimento de remédios e suprimentos médicos para as pessoas que precisam deles.

Os robôs também podem observar como um paciente se exercita, medir sua amplitude de movimento e acompanhar seu progresso.

Além disso, robôs com software alimentado por IA que podem identificar medicamentos podem reduzir o tempo necessário para encontrar o medicamento certo.

Embora a tecnologia ainda esteja em seus estágios iniciais, os pesquisadores estão investigando como os robôs podem ser usados para realizar tarefas mais complicadas, como entregar medicamentos direcionados, ajudar pacientes com pequenos problemas e conversar com eles.

Indústria Agrícola

Robôs autônomos também estão sendo usados na indústria agrícola, especialmente para o gerenciamento de colheitas. Drones robóticos podem ser usados para observar campos e encontrar problemas nas plantações

Isso informa aos agricultores coisas importantes sobre suas colheitas. Robôs autônomos também podem ficar de olho em oleodutos e gasodutos, encontrar vazamentos e impedir danos ao meio ambiente.

Robô de tecnologias naio:

https://www.naio-technologies.com/en/home/

Aplicações Futuras

À medida que a tecnologia melhora, os robôs autônomos poderão realizar trabalhos mais complicados, como atendimento ao cliente e logística.

Com o desenvolvimento de carros autônomos, pode haver grandes mudanças na indústria automobilística, como menos pessoas possuindo carros.

Algumas previsões dizem que o uso de robôs autônomos nas indústrias pode ter um grande efeito nos empregos e que até 50% dos empregos podem ser perdidos.

Mas ainda há muita incerteza e debate acalorado sobre como a IA e os robôs afetarão o mercado de trabalho.

Considerações éticas e de segurança para robôs autônomos

O uso de robôs autônomos pode trazer uma série de questões morais e de segurança que precisam ser respondidas para garantir que sejam usados de maneira segura e responsável.

Aqui estão algumas das coisas mais importantes para se pensar:

Questão moral:	Descrição:
Viés	Robôs autônomos que usam algoritmos de aprendizado de máquina podem ter vieses que levam a um tratamento injusto de pessoas ou grupos. Isso pode ser corrigido projetando e testando algoritmos cuidadosamente para garantir que eles não tenham nenhum viés oculto.
Decepção	Se os robôs forem obrigados a mentir sobre quem são ou o que podem fazer, isso pode levar a situações perigosas ou inesperadas. Para evitar isso, as pessoas que fazem os robôs devem ser francas sobre como eles são feitos e dizer aos usuários o que eles podem fazer. Quando os robôs são usados no local de trabalho, os trabalhadores humanos podem ficar desempregados. As empresas devem pensar em como a automação afetará sua força de trabalho e oferecer programas de treinamento e outras formas de ajudar os trabalhadores que perderam seus empregos.
Opacidade	Pode ser difícil entender como os robôs autônomos tomam decisões, o que torna difícil descobrir por que eles cometem erros. As pessoas que fazem robôs devem tentar ser abertas e claras sobre como o robô decide o que fazer.
Segurança	Os robôs autônomos precisam ser feitos de forma a manter seus usuários seguros. As empresas devem ser responsáveis por garantir que seus robôs sejam seguros e que sejam testados bem antes de serem vendidos ao público.
Supervisão	Os formuladores de políticas e grupos reguladores devem ficar de olho na criação e no uso de robôs autônomos para garantir que sejam usados com segurança e responsabilidade.
Privacidade	Os robôs que coletam informações pessoais podem deixar as pessoas preocupadas com sua privacidade. Para proteger a privacidade das pessoas, as regras e medidas corretas de abertura devem ser implementadas. Os usuários devem poder confiar que os robôs autônomos funcionarão de maneira segura e confiável. Para construir confiança, os projetistas de robôs devem colocar segurança, franqueza e responsabilidade no topo de suas listas.

Conclusão

Como vimos nesta postagem do blog, robôs que podem trabalhar por conta própria podem mudar o mundo em que vivemos. Essa tecnologia tem muitos usos, desde tornar a fabricação mais eficiente até ajudar as pessoas a obter melhores cuidados.

Mas, como acontece com qualquer nova tecnologia, há questões éticas e de segurança que precisam ser cuidadosamente pensadas e tratadas.

Robôs autônomos podem parecer a resposta para muitos de nossos problemas, mas devemos lembrar que eles não substituem a interação humana e a tomada de decisões.

Em vez disso, devemos vê-los como ferramentas que podem nos ajudar a alcançar nossos objetivos e tornar nossas vidas melhores. Quando combinamos o poder dos robôs autônomos com a criatividade e engenhosidade humana, podemos fazer coisas incríveis que antes eram consideradas impossíveis.

Como engenheiros e estudantes de robótica, temos a chance de ajudar a moldar o futuro dessa tecnologia e fazê-la funcionar para o bem da sociedade.

Vamos continuar investigando o que os robôs autônomos podem fazer, mas também devemos ter em mente as questões éticas e de segurança que acompanham essa nova e excitante tecnologia.

Só então poderemos realmente usar o poder dos robôs que podem trabalhar por conta própria para tornar o mundo um lugar melhor para todos.

O Que É Um Robô Autônomo?