Contextualização

Nosso mundo está se tornando cada vez mais automatizado, com robôs assumindo uma variedade de funções de serviço, desde limpeza de janelas a altas alturas até a cirurgias de alta precisão. A Robótica de Serviço é um campo em rápido crescimento na intersecção da engenharia, da informática e das ciências sociais. Ela foca no desenvolvimento e aplicação de robôs que realizam tarefas repetitivas, perigosas ou entediantes para seres humanos, a fim de melhorar nossa qualidade de vida e eficiência ocupacional.

Os robôs de serviço variam em forma e função, mas todos compartilham a capacidade de agir autonomamente em um ambiente real para realizar uma tarefa específica. Eles são equipados com avançados sistemas de sensores e atuadores, e usam algoritmos de inteligência artificial para navegar pelo mundo, tomar decisões e interagir com objetos e pessoas. Ao longo deste projeto, vocês terão a oportunidade de aprofundar sua compreensão da teoria e prática subjacente a esses robôs incríveis.

Importância

Robôs de serviço têm o potencial de transformar muitos setores importantes, como saúde, transporte, segurança e agricultura. Por exemplo, eles podem ajudar a realizar tarefas que são fisicamente desgastantes ou perigosas para as pessoas, como carregar objetos pesados, desarmar bombas ou tratar pacientes com doenças infecciosas. Além disso, eles podem realizam tarefas que exigem precisão e consistência incríveis, como cirurgias robóticas ou inspeções de qualidade em uma linha de montagem.

Além disso, o estudo da Robótica de Serviço não só oferece uma variedade de desafios intrigantes do ponto de vista técnico, mas também levanta questões profundas sobre a interação entre tecnologia e sociedade. Como os robôs de serviço mudarão nossos empregos e economia? O que acontece quando os robôs se tornam uma parte integrante de nossos lares e comunidades? Quais são as implicações éticas do uso de robôs em setores como cuidados de saúde ou segurança?

Recursos

Para uma compreensão mais aprofundada do campo da Robótica de Serviço, recomendamos os seguintes recursos:

1. Livro de texto: "Introduction to Autonomous Robots" por Nikolaus Correll, Bradley Hayes e Sven Cremer. Disponível gratuitamente online [aqui]

2. Vídeo: "What is a Service Robot?" por Robotic Industries Association. Disponível no YouTube [aqui]

3. Site: Instituto de Robôs de Serviço. Disponível [aqui]

Bom trabalho a todos!

Atividade Prática

Projetando e programando um Robô de Serviço Simulado

Objetivo do Projeto

O principal objetivo desta atividade é projetar e programar um robô de serviço simulado para executar tarefas específicas em um ambiente virtual. Isso proporcionará uma experiência prática e valiosa em programação de robôs, incluindo design de hardware, programação básica, visão computacional, navegação e manipulação de objetos.

Materiais Necessários

1. Computadores com acesso à Internet.
2. Software de simulação de robótica. Recomendamos o Gazebo, que é um simulador de robótica 3D de código aberto.
3. Linguagem de programação Python e ROS (Robot Operating System) instalados.

Descrição Detalhada do Projeto

Cada equipe de 3-5 membros receberá uma "missão" específica que seu robô de serviço deve cumprir. Esta "missão" pode variar desde mover objetos de um ponto para outro, seguir um caminho pré-determinado, evitar obstáculos ou qualquer combinação de tarefas. Depois de recebida a missão, cada equipe deverá trabalhar junta para projetar e programar seu robô de serviço simulado para cumprir essa missão da melhor maneira possível.

Passo a Passo para Realização da Atividade

1. Entender a Missão: A primeira etapa é entender completamente a missão que lhes foi designada. Discuta com sua equipe sobre a melhor forma de abordá-la e que tipo de funcionalidades seu robô precisará para cumprir a missão com eficiência.

2. Desenvolvimento do Projeto: No Gazebo, projetem seu robô de acordo com as necessidades de sua missão. Esta é a oportunidade para a equipe explorar conceitos de mecatrônica e design de robôs.

3. Programação: Usando a linguagem Python e ROS, programem o robô de serviço para executar a sua missão. Esta etapa envolverá habilidades de codificação, algoritmos de IA, manipulação de objetos e navegação.

4. Testes: Depois de programar seu robô, é hora de testá-lo em um ambiente virtual. Se o robô não desempenhar como esperado, voltem para o ambiente de programação e tentem resolver quaisquer problemas.

5. Iteração: O desenvolvimento do robô é um processo iterativo. Continuem testando e fazendo ajustes conforme necessário até que estejam satisfeitos com o desempenho do robô.

6. Documentação: Durante todo o processo, anotem os passos seguidos, os desafios enfrentados, as soluções encontradas e as leituras realizadas. Estas informações serão usadas para escrever o relatório final.

O projeto estimado será de duas a quatro horas por aluno, com tempo de entrega de uma semana.

Entregas do Projeto

1. Simulação do Robô de Serviço: Apresentar o projeto finalizado do robô de serviço no ambiente virtual. Ele deve cumprir todas as tarefas designadas de forma eficiente.

2. Código: Entregar o código do projeto. Ele deve estar bem documentado e refletir as boas práticas de programação.

3. Relatório Final: Os alunos devem escrever um relatório detalhado sobre o projeto seguindo os tópicos abaixo:

• Introdução: Deve-se contextualizar o tema, sua relevância e aplicação no mundo real, bem como o objetivo deste projeto.

• Desenvolvimento: Deve-se explicitar a teoria por trás do tema central do projeto, explicar a atividade em detalhes, indicar a metodologia utilizada e por fim apresentar e discutir os resultados obtidos.

• Conclusão: Deve-se concluir o trabalho retomando seus pontos principais, explicitando os aprendizados obtidos e as conclusões retiradas sobre o projeto.

• Bibliografia: Deve-se indicar as fontes em que se basearam para trabalhar no projeto como livros, páginas da web, vídeos, etc.

A entrega do relatório final deve ser feita no formato de documento digital, onde cada seção do relatório deve conter informações detalhadas sobre cada etapa do projeto, bem como os desafios enfrentados e como eles foram superados.