Há vários anos a UFES mantém um intercâmbio na área de robótica com a Universidad Nacional de San Juan - UNSJ, da Argentina. Neste mês de agosto, três professores do Instituto de Automática (INAUT) da UNSJ estão no ES através de projetos que fazem parte desse intercâmbio. O professor Ricardo Carelli está lecionando a disciplina de Robótica Industrial para os cursos de Mestrado e Doutorado em Engenharia Elétrica. Já os professores Carlos Soria e Vicente Mut estão participando de atividades de pesquisa, e irão proferir as seguintes palestras:
Medición de la Superficie Foliar de Olivos Usando un Vehículo Autónomo Todo Terreno
Palestrante: Prof. Dr. Carlos Miguel Soria
Data e horário: 07/08/2013, às 9 h (Auditório do CT-VI)
Control de Vehículos Autónomos a Través de Señales Electroencefalográficas Usando Información del Entorno
Palestrante: Prof. Dr. Vicente Mut
Data e horário: 07/08/2013, às 9 h e 45 min (Auditório do CT-VI)
As palestras são abertas a todos os que tiverem interesse em assisti-las, e serão proferidas em espanhol.
Resumo das palestras (em espanhol):
Medición de la Superficie Foliar de Olivos Usando un Vehículo Autónomo Todo Terreno
El aumento en la investigación de los robots móviles para entornos exteriores hace posible sus diferentes usos en el área agrícola. Los trabajos agrícolas como sensado, aplicación de insumos, riego, creación de mapas, etc., representan posibles aplicaciones de los robots autónomos en entornos naturales. Los entornos semiestructurados y no estructurados, la irregularidad del terreno, los obstáculos dinámicos y los terrenos poco transitables hacen del desarrollo de los vehículos autónomos un gran desafío. El objetivo de esta investigación es usar un vehículo autónomo todo terreno (ATV) con un laser escáner para medir el área foliar de los árboles de olivos. El robot es capaz de navegar por el centro del corredor formado por los árboles de olivos y capturar las mediciones del escáner laser para luego crear entorno 3D de los árboles y calcular la superficie foliar.
Control de Vehículos Autónomos a Través de Señales Electroencefalográficas Usando Información del Entorno En este trabajo se plantea el problema de controlar un vehículo móvil por medio de señales cerebrales. Estas señales cerebrales son extraídas desde el cuero cabelludo de una persona a través de la técnica de electroencefalografía (EEG). Es decir que, una persona podrá comandar un vehículo móvil a través del pensamiento; este tipo de dispositivo se denomina Interfaz Cerebro Computadora (ICC). La ICC detecta y clasifica este pensamiento y lo traduce en un comando sobre algún dispositivo. Se utilizan las ICC basadas en “potenciales evocados visuales de estado estacionario” de alta frecuencia y se formula además un sistema ICC-robot, con los algoritmos de control y evasión de obstáculos del vehículo móvil.
Atlas é o robô que será utilizado no DARPA Robotics Challenge (já comentei sobre esse campeonato aqui no blog). Está sendo desenvolvido pela Boston Dynamics com base no PETMAN, que você pode conhecer aqui.
Atlas é um humanóide com avançada capacidade de mobilidade e navegação. É robusto o suficiente para andar em terrenos acidentados mantendo equilíbrio. É capaz de usar os próprios braços como apoio para transpor obstáculos! Possui 28 graus de liberdade acionados por atuadores hidráulicos (seu corpo inclui um compressor hidráulico). É dotado de visão estéreo e um sensor de varredura LASER tipo LIDAR, para medição precisa de distância.
Veja esse vídeo e entenda porque eu babei no teclado.
Várias cópias do Atlas estão sendo construídas para a competição da DARPA. Cada equipe participante irá utilizar um robô. Espero que eles não sejam todos controlados por um único sistema de inteligência artificial chamado Skynet...
O ICRA 2013, ou IEEE International Conference on Robotics and Automation, é considerado um dos maiores e mais importantes eventos de robótica do mundo. Em 2013 foi realizado de 6 a 10 de maio, na Alemanha.
Já comentei sobre o ICRA outras vezes aqui no blog (veja aqui e aqui). Mas, a cada ano os robôs e trabalhos apresentados estão mais espetaculares! Veja o vídeo a seguir e confira!
Curiosidade: o ICRA 2013 foi realizado na cidade de Karlsruhe, que tem cerca de 300 mil habitantes. Fundada em 1715, a cidade tem uma interessante história de contribuição à ciência e à tecnologia: é sede da primeira universidade tecnológica da Alemanha, fundada em 1825. Também é a cidade onde em 1785 nasceu Karl von Drais, inventor do primeiro veículo tipo bicicleta, em 1844 nasceu Karl Benz (inventor do primeiro automóvel movido a gasolina) e onde Heinrich Hertz descobriu as ondas eletromagnéticas em 1888. Tem algo diferente nessa cidade...
A Asociación de Robótica Complubot é sediada em Madri, Espanha, e trabalha com robótica educacional desde 2003. Com o objetivo principal de contribuir com o aprendizado, a Complubot apoiou (e apóia) o desenvolvimento de diversos robôs por crianças e adolescentes participantes de seus projetos.
Nerea de la Riva e Iván Gallego, hoje com 21 e 19 anos de idade, respectivamente, formam parte da Complubot desde o início, orientados por Eduardo Gallego. Com seus robôs Nexus, por 6 anos participaram de campeonatos de futebol de robôs organizados pela RoboCupJunior, e por 4 vezes foram campeões mundiais! Tive o imenso prazer de conhecê-los e de trabalhar com eles durante a RoboCupJunior 2013, evento que agora eles ajudam a organizar.
Por sua experiência no desenvolvimento de robôs, Nerea e Iván participaram do projeto do Arduino Robot, uma plataforma fantástica para quem quer aprender robótica! O projeto nasceu em setembro de 2010, quando eles participaram de um campeonato na Itália e tiveram a oportunidade de conversar com David e Máximo (da equipe do Arduino) sobre a ideia de desenvolverem uma plataforma didática de robótica. Desde então eles trabalharam com a equipe do Arduino no desenvolvimento do robô que em breve estará disponível para venda!
Arduino Robots apresentados no Workshop da RoboCupJunior 2013.
O Arduinto Robot é uma plataforma de tração diferencial com 19cm de diâmetro e 10cm de altura. Cada robô possui duas placas, cada uma com seu próprio microcontrolador ATmega32u4 . De fato, é como se cada robô tivesse dois Arduinos, um responsável pelo controle dos motores e outro responsável pelos sensores e pelo comportamento do robô. As duas placas se comunicam e o usuário pode programá-las com a conhecida IDE do Arduino. A placa inferior já vem pré-programada, podendo o usuário programar apenas os comportamentos de alto-nível. Mas, também é possível alterar o programa da placa inferior pois, como todo Arduino, o projeto é open-source.
Arduino Robot - vista supuperior (esq.) e inferior (dir.).
A placa superior conta com um belo LCD gráfico colorido (conectado via SPI), um leitor de cartão SD, um speaker, um potenciômetro e alguns botões para interface com o usuário. Também conta com uma bússola incorporada e diversos conectores para montagem de sensores.
Caixa assinada pelos projetistas do robô.
A placa inferior possui um suporte para 4 baterias recarregáveis NiMh tamanho AA, circuito para carga das baterias, um conversor DC-DC para alimentação de 5V para todo o robô, circuitos para acionamento dos dois motores DC e sensores infravermelhos de reflexão apontando para o piso. Esses sensores podem ser usados para detecção de linhas, por exemplo.
Todos os sensores e atuadores do robô são acessados através de bibliotecas especialmente desenhadas para o Arduino Robot. Por exemplo, o programa abaixo faz o robô se movimentar para frente com velocidade máxima, parar, girar em torno do próprio centro no sentido horário e parar novamente (você vai precisar do Arduino IDE versão 1.0.5 ou superior):
#include voidsetup(){ Robot.begin(); } voidloop(){ Robot.motorsWrite(255,255);//Make the robot go forward, full speed delay(1000); Robot.motorsWrite(0,0);//Make the robot stop delay(1000); Robot.motorsWrite(255,-255);//Make the robot rotate right, full speed delay(1000); Robot.motorsWrite(0,0);//Make the robot stop delay(1000); }
Desastre natural é uma situação com grande potencial de aplicação de robôs. Eles podem atuar em áreas perigosas, realizando tarefas de busca, resgate e manutenção em ambientes muito perigosos para seres humanos, certo?
Errado!
Já existem robôs que podem contribuir (muito) em situações de desastre, mas ainda estamos engatinhando no desenvolvimento de robôs que possam, de fato, substituir seres-humanos em ambientes desconhecidos e cheio de detritos.
Existem algumas iniciativas para o desenvolvimento de robôs que possam ser usados em situações de desastre. Uma delas é a RoboCup Rescue, competição para desenvolvimento de robôs de resgate realizada anualmente, e que teve como principal motivação o terremoto que atingiu a cidade de Kobe, no Japão, em 17 de janeiro de 1995. Naquela ocasião, mais de 6.500 pessoas morreram. Hoje a RoboCup Rescue tem várias categorias, contando com competições de simulação e de construção de robôs que atuam em ambientes de desastre simulado. Várias equipes do mundo competem anualmente nessas categorias, contribuindo para o desenvolvimento de novas tecnologias e com a melhoria contínua dos robôs utilizados em desastres.
O problema é que ainda estamos muito longe de termos robôs autônomos que tenham destreza suficiente para "se virarem" num ambiente de desastre de verdade. Mais uma vez, um desastre no Japão nos mostrou com clareza essa realidade. O acidente na usina nuclear de Fukushima, ocorrido em consequência da inundação causada pelo tsunami que se seguiu ao terremoto de 11 de março de 2011, provocou vazamento de radiação que impediu acesso de seres humanos a diversas áreas da usina. Os japoneses rapidamente perceberam que não tinham robôs capazes de fazer muita coisa na área de desastre, mesmo sendo um dos países que lidera o desenvolvimento de robôs no mundo! O acidente de Fukushima motivou vários pesquisadores a se voltarem à área de robôs humanóides, pois esses robôs tem o potencial de se deslocarem sobre destroços e de utilizarem as ferramentas já disponíveis para nós, humanos.
Pensando nisso, a DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency, dos EUA) lançou uma nova competição que tem o objetivo de impulsionar o desenvolvimento da tecnologia robótica para resposta a desastres. A questão chave é a adaptabilidade. Quanto maior for o grau de autonomia dos robôs e menor for seu consumo de energia, mais pontos eles marcam. A competição será realizada num cenário que imitará um ambiente de desastre e exigirá que o robô realize as seguintes tarefas (ainda sujeitas a alteração):
1. Conduzir um veículo utilitário regular, incluindo as tarefas de entrar e sair do veículo;
2. Locomover-se em um terreno com obstáculos e piso irregular;
3. Remover escombros que bloqueiam uma porta de entrada;
4. Abrir uma porta e entrar em um edifício;
5. Subir uma escada industrial e atravessar uma passarela industrial;
6. Usar uma ferramenta (como martelo hidráulico) para quebrar através de um painel de concreto;
7. Localizar e fechar uma válvula perto de um tubo de escape;
8. Substituir um componente, como uma bomba de refrigeração.
Há equipes de diversos países competindo. Inclusive equipes formadas por pesquisadores de diferentes países trabalhando em cooperação. Elas têm até o final de 2014 para concluírem seus projetos e a equipe vencedora levará um prêmio de US$2 milhões (provavelmente esse valor não cobrirá nem o custo de desenvolvimento, mas essa é outra história). Todas as equipes que passaram na seleção inicial irão utilizar a mesma plataforma robótica, que está sendo construída pela Boston Dynamics (veja aqui).
A equipe Br Robotics é uma das 26 que foi qualificada para a competição! É liderada pelo professor Dr. Alberto Ferreira De Souza, chefe do Laboratório de Computação de Alto Desempenho (LCAD) da Universidade Federal do Espírito Santo (UFES). A equipe reúne pesquisadores de várias universidades do Brasil: UFES, EPUSP, ICMC/USP, EESC/USP, UFMG e FEI, além da empresa MOGAI.
A rede de TV japonesa NHK veiculou um excelente documentário sobre o desenvolvimento de robôs. Eles falam muito sobre o uso de robôs em desastres, mas também abordam outros aspectos da evolução da robótica, como a coexistência de trabalhadores humanos e robóticos num mesmo ambiente. Vale à pena conferir! A primeira parte (em inglês) está no vídeo abaixo.
En este trabajo se plantea el problema de controlar un vehículo móvil por medio de señales cerebrales. Estas señales cerebrales son extraídas desde el cuero cabelludo de una persona a través de la técnica de electroencefalografía (EEG). Es decir que, una persona podrá comandar un vehículo móvil a través del pensamiento; este tipo de dispositivo se denomina Interfaz Cerebro Computadora (ICC). La ICC detecta y clasifica este pensamiento y lo traduce en un comando sobre algún dispositivo. Se utilizan las ICC basadas en “potenciales evocados visuales de estado estacionario” de alta frecuencia y se formula además un sistema ICC-robot, con los algoritmos de control y evasión de obstáculos del vehículo móvil.
