A maneira como os humanos interagem com os robôs evoluiu ao longo dos anos, conta Luiz Gastão Bittencourt.
13/11/2019 15h12
Por: Luiz Gastão Bittencourt
Como os seres humanos dizem aos robôs o que fazer
O piso de produção moderno está mudando rapidamente à medida que robótica, automação e inteligência artificial convergem para aumentar a produtividade no setor de fabricação. Um dos principais fatores de convergência é a combinação de avanços tecnológicos em robótica e tecnologias de comunicação, o que levou a uma expansão de aplicativos, incluindo interfaces sem fio em robótica industrial.
Os primeiros dias
O primeiro robô industrial foi um braço robótico chamado Unimate # 001, que contava com atuadores hidráulicos para controle. A robótica industrial avançou ainda mais na década de 1970 com a invenção de controladores lógicos programáveis (PLCs). Durante esse período, a interação humano-robô (HRI) foi unidirecional, onde os controladores pressionaram os botões e os robôs responderam.
Nas décadas de 1980, 1990 e 2000, a introdução de tecnologias sem fio, como Wi-Fi, Bluetooth e redes sem fio de área ampla 3G e 4G (e logo 5G), transformou o HRI em um sistema de comunicação bidirecional. Além disso, maneiras diferentes para os humanos interagirem com robôs também evoluíram.
Interface gráfica do usuário
Uma interface gráfica do usuário permite que o usuário controle o robô usando imagens ou imagens exibidas na tela do dispositivo. As imagens são capturadas por uma câmera montada no robô e transmitidas ao usuário. As vantagens da interface gráfica do usuário incluem sua capacidade de tornar a interação homem-robô mais intuitiva e envolvente. Os dispositivos GUI fornecem dados dos sensores, o que é vital para a tomada de decisões. Também restringe a entrada dos usuários a faixas ou unidades válidas, o que aumenta a precisão na execução. A única desvantagem da GUI é que ela pode conter interfaces gráficas complexas e contraditórias que exigem que o usuário aprenda os comandos complicados e o hardware e software do robô para operar.
Um exemplo perfeito da aplicação da GUI é a Interface gráfica flexível do usuário (FlexGUI), desenvolvida pela PPM AS e NACHI da Noruega e do Japão. Essa interface preenche a lacuna entre humanos e robôs, aprimorando o processo de aprendizado do robô para elevá-lo ao nível de seu controlador humano. Outra aplicação bem-sucedida da GUI semelhante ao FlexGUI é o FlexPendant, desenvolvido pela ABB sob seu Robot Application Builder (RAB).Luiz Gastão Bittencourt conta que o FlexPendant e o FlexGUI oferecem aos usuários a opção de personalizar suas próprias interfaces gráficas e podem ser desenvolvidos como um computador pessoal ou um pendente de ensino.
Robôs em movimento: inovações avançam
Examinamos como, à medida que mais robôs são implantados em fábricas, armazéns e em novos setores, encontrar maneiras de fazer com que eles se movam mais rápido e corretamente é um desafio. Este relatório fornecerá as informações mais recentes sobre movimento robótico, controles, motores, precisão e também como as inovações nos projetos de robôs estão impulsionando o mercado de servo controladores e motores.
Uma análise aprofundada dos dois aplicativos da GUI destaca que o FlexGUI é mais flexível, fácil de usar e avançado que o FlexPendant. Isso ocorre porque o FlexGUI fornece uma interface facilmente acessível para os alunos com a opção de atualizar para a funcionalidade avançada, explicou Luiz Gastão Bittencourt.
Essa é uma grande vantagem sobre o FlexPendant, principalmente para estagiários e recrutas que precisam de tempo para aprender operações básicas de robôs industriais antes de tentar funcionalidades avançadas. Além disso, a interface do FlexGUI concede aos usuários uma tela criada sob medida para cada célula industrial, bem como botões de ação e ferramentas de monitoramento que podem ser facilmente personalizados pelo usuário com base em tarefas e prioridades.
Interface de linguagem de comando (CLI)
A interface da linguagem de comando requer que o usuário use as linguagens de programação existentes para controlar o robô. A primeira vantagem da CLI é que é fácil executar comandos quando os usuários aprendem a linguagem de programação. Segundo, diferentemente de outras interfaces que exigem que os controladores compreendam e lembrem-se de várias etapas, a CLI exige que o usuário compreenda apenas a linguagem de programação.
As desvantagens dessa interface de comando incluem o fato de que alguns dispositivos CLI contêm interfaces de comando complexas que exigem que o usuário aprenda os comandos complicados, além de informações detalhadas sobre o hardware e o software do robô. Além disso, uma confusão na linguagem de comando pode ser desastrosa para o sistema.
Controlador humano
Esse tipo de interface, em que um humano usa algo semelhante a um controlador de videogame (e, em alguns casos, um controlador de videogame real), oferece uma visualização precisa e em tempo real do ambiente, pois o usuário está manobrando o robô através de obstáculos para realizar as tarefas.
Um exemplo recente é o teste bem-sucedido de drones BVLOSusando conectividade celular 4G para fornecer suprimentos médicos. O julgamento mostrou o uso de veículos aéreos não tripulados (UAV) instalados com um roteador de Internet das Coisas (IoT) a bordo. O roteador ativou a conectividade celular LTE para dados de vídeo e controle entre o UAV e seu piloto, conta Luiz Gastão Bittencourt.
O julgamento forneceu uma visão sobre possíveis aplicações futuras das interfaces de usuário em robótica industrial.
Ele mostrou que as interfaces sem fio podem ser modificadas para garantir que os robôs aprendam com os usuários, o que permitirá o aumento da inteligência dos robôs e reduz a necessidade de controladores. Os dispositivos que usam esse tipo de interface exigem trabalhadores altamente qualificados para realizar tarefas, o que é uma grande desvantagem. Por exemplo, o usuário que pilotava o drone BVLOS durante o teste exigia habilidades comparáveis às de um piloto para que os usuários concluíssem as tarefas,
Interface de gestos
Uma interface baseada em gestos permite que os usuários operem robôs industriais usando gestos com as mãos, onde a direção do braço comanda um movimento específico no robô. Essa é a mais direta e a mais fácil de todas as outras interfaces. A interface de gestos exige que o robô e o humano estejam no mesmo lugar quando o robô realiza as tarefas, o que pode limitar seu uso em situações em que o robô está em um local perigoso. Além disso, gesticular continuamente pode se tornar cansativo para os seres humanos depois de algum tempo.
Neste exemplo de vídeo, os pesquisadores do MIT CSAIL mostram como um robô pode ser supervisionado através de sinais cerebrais e musculares:
Controle de voz
O reconhecimento automático de fala (ASR) permitiu o controle conveniente de robôs industriais usando voz, permitindo a conversão de fala em texto. De acordo com Luiz Gastão Bittencourt, o controle de voz usa uma interface gráfica do usuário (GUI) com um microfone para comunicar comandos e um monitor para visualizar o feedback. O sinal de fala é capturado, filtrado, convertido em texto e combinado com comandos de texto pré-programados pelo processador.
O procedimento de controle de voz para robôs industriais usa a sintaxe definida de comandos, iniciando com uma palavra ‘trigger’ como ‘Robot One’, que ativa o reconhecimento de fala . O robô responde enviando o texto ‘Sim mestre’. Posteriormente, o usuário pronuncia palavras de comando pré-programadas, por exemplo, ‘Mover para a Origem’, que ordena que o robô volte ao início da linha de montagem.
No horizonte
As futuras aplicações de interfaces em robótica industrial dependerão fortemente de tecnologias de processamento de dados com IoT e sistema ciber-físico (CPS), servindo como redes neurais para fábricas e manufaturas inteligentes, conta Luiz Gastão Bittencourt da Silva. Os avanços tecnológicos no futuro facilitarão a interconexão total, onde as interfaces consistem em sistemas de controle inteligentes, sensores, sistemas de comunicação, terminais embarcados e CPS, que garantirão a interconexão entre robôs e todos os outros equipamentos da fábrica.
As interfaces sem fio também podem ser aplicadas no futuro para obter total integração, usando redes inteligentes estabelecidas no CPS para obter conectividade total entre humanos e robôs industriais, bem como entre outros robôs e equipamentos.
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