No ano de 1920, Karel Kapek em sua obra teatral, associou o termo robô a “servos” automáticos que atendessem a suas ordens e vontade. Apesar desta ocasião não se tratar de um evento científico, observa-se que esta determinação parece estar consolidada na consciência humana, o que pode ser evidenciado ao observar o fato de que não se discute, por exemplo, a concepção de robôs pela simples ação de criação. Em termos mais objetivos, não se discute a construção de robôs para serem “seres” livres e autônomos, por mais sofisticada que seja sua capacidade de processamento e inteligência artificial.
Um bom exemplo desta situação se configura como o caso da genoide Sophia desenvolvida e ativada em 2016 pela Hanston Robotics sediada em Hong Kong. De acordo com O GLOBO (2017), a genoide recebeu oficialmente do Reino da Arábia Saudita, o primeiro título de cidadania concedido a um robô. Porém, por mais próxima que seja a intenção de equiparar os potenciais e direitos entre humanos e robôs, mesmo a genoide em destaque, foi
desenvolvida para ajudar no estudo das relações humanas e potencialidades de humanóides em aplicações de serviços e entretenimento, como destaca o próprio sitio eletrônico da Hanson Robotics.
“created by combining our innovations in science, engineering and artistry.
Think of me as a personification of our dreams for the future of AI, as well as a framework for advanced AI and robotics research, and an agent for exploring human-robot experience in service and entertainment applications”
(HANSONROBOTICS, 2018) Isto implica dizer que, ao menos por enquanto, a intencionalidade de desenvolvimento de robôs sempre está permeada pela possibilidade de tirar proveito das potencialidades que estes sistemas podem possibilitar a humanidade.
Neste aspecto infere-se então que a arquitetura mínima que corresponde a estrutura de um sistema robótico seria a relação direta de um processo de ação de concepção humana para responder a suas necessidades ou conveniências relativas à natureza, sejam elas relacionadas a obtenção de recursos ou prestações de serviços.
Essa afirmação deixa clara a intencionalidade de desenvolvimento da robótica para a finalidade do servir, o que me restringirei a discutir neste estudo em função da complexidade sociológica do tema que não cabe a este estudo, porém acreditando que em breve findaremos por nos deparar com este objeto de complexa discussão social e política.
A arquitetura geral de um robô deve levar em consideração em primeiro lugar o seu grau de automação o que o situará dentro das classificações previamente discutidas. Em segundo lugar deve levar em conta as relações entre seus sensores, atuadores e efetuadores com o ambiente. Num terceiro momento deve-se inferir qual o potencial de reconfiguração do algoritmo previamente programado e se esta ocorre de forma automática e por fim estabelecer as fontes de energia e sistemas de alimentação que promovem todo processo de
processamento da programação e funcionamento de sensores, atuadores, efetuadores, etc. É importante notar que o esquema desenhado acima corresponde de forma irrestrita qualquer tipo de robô, inclusive os robôs virtuais.
A fim de possibilitar um melhor entendimento, segue abaixo alguns exemplos detalhando a arquitetura de diferentes dispositivos robóticos:
Exemplo 1: Robô manipulador industrial • Função:
• Nível de automação:
Total (não considerando o acionamento e programação inicial que deve ser realizada pelo humano)
• Relações com o meio:
Sensores (identificam a presença ou ausência de um objeto sobre a primeira esteira e mantém a unidade de processamento informada sobre o estado); Atuadores (motores ou pistões que movimentam os elos para posicionar o efetuador no ponto de contato com o objeto). São acionados pela unidade de processamento em resposta ao estado enviado pelos sensores;
Efetuadores (terminal composto por garra mecânica projetada geometricamente para fazer fixar o objeto a ser manipulado). Também são acionados pela unidade de processamento em resposta ao estado enviado pelos sensores.
• Potencial de reconfiguração (IA):
Os efetuadores podem também possuir sensores integrados para realizar uma análise mais precisa de seu posicionamento forçando a unidade de processamento realizar ajustes no algoritmo programado responsável pelo posicionamento dos atuadores, permitindo assim uma correção mais refinada da posição final de contato efetuador-objeto.
Estes ajustes dependerão do potencial da unidade de processamento e de sua capacidade de armazenamento e movimentação de informações.
• Fontes de energia:
Fonte estabilizada de energia contínua com tensão e corrente suficientes para alimentação de todos os sistemas. Preferencialmente atrelada a unidade de reserva de energia a fim de garantir a efetivação completa do ciclo de trabalho na ocasião que um corte súbito do fornecimento de energia principal.
Exemplo 2: Robô Aibo (cachorro robótico para entretenimento) • Função:
Entretenimento e relações humanas • Nível de automação:
Total (não considerando o acionamento e programação inicial que deve ser realizada pelo humano)
Sensores: Identificam informações do usuário como: nome, reconhecimento fácil, reconhecimento de expressões faciais, reconhecimento de voz, reconhecimento de entonação vocal, horário e tempo de sono, horário e tempo de ausência no
ambiente residencial. Além destas informações alguns sensores analisar e definem o perímetro espacial para movimentação do robô);
Atuadores: Motores que movimentam os elos que compõem o chassi sob a carenagem para possibilitar movimentos similares aos de um cachorro). A unidade de processamento acionará os atuadores de tal forma a posicionar o robô na entrada da porta de casa e aguardar o dono chegar no horário identificado pelos sensores e armazenados na unidade de memória e processamento de acordo com a rotina realizada. Além desta função os atuadores responderão de forma característica quando o dono apresentar feições e entonações vocais expressando diferentes emoções.
Efetuadores: Neste caso os efetuadores correspondem a resposta visual apresentada pelo robô, pois por definição o efetuador é a resposta final do processo por parte da máquina a fim de se alcançar o objetivo previamente programado, neste caso imitar o comportamento animal ao responder as emoções e ações do dono.
• Potencial de reconfiguração (IA):
A unidade de processamento está a todo instante recebendo informações provenientes dos sensores, informações estas que podem permanecer similares ou apresentar consideráveis variações, portanto o dispositivo deve ser dotado de uma unidade de memória de considerável espaço de armazenamento além de processadores que consigam reescrever diversos algoritmos simultâneos.
• Fontes de energia:
Bateria de células de Lítio-Íon com baixa taxa de descarga integrado a sistema de carga utilizando módulo conversos e regulador de tensão de corrente contínua.
Exemplo 3: Drone para filmagem aérea (DJI Phanton) • Função:
Veículo aéreo para transporte e controle de câmera filmadora com capacidade de decolar e aterrissar verticalmente, bem como estabilizar-se de forma fixa no céu possibilitando ao piloto o controle sobre a câmera acoplada.
• Nível de automação:
Parcial: No controle manual o piloto pode controlar todo direcionamento do veículo inclusive contrabalanceando as movimentações das massas de ar que eventualmente desestabilizam o posicionamento da aeronave. No controle automático a unidade de processamento irá forçar os motores a contrabalancear automaticamente a movimentação das massas de ar para dar ao piloto a experiência de controlar unicamente o direcionamento da aeronave. Piloto automático, fixa seu posicionamento num determinado ponto do céu para permitir ao piloto realizar outras ações como assumir o controle da câmera.
• Relações com o meio:
Sensores: Acelerômetros identificam o alinhamento do robô informando em tempo real a unidade de processamento a ocasião de variações de angulação provenientes de rajadas de vento. Barômetro identifica a altura de voo em função da pressão atmosférica permitindo ao piloto a opção de solicitar que a unidade de processamento não permita variações numa determinada altura de voo. GPS identifica a localização, a distância e a trajetória realizada possibilitando ao piloto a solicitação da unidade de processamento a fixar o posicionamento do robô em um determinado ponto. Integração de informações entre barômetro e GPS possibilitam a aterrissagem de forma automática bem como avisam ao piloto sobre a relação tempo de retorno/aterrissagem e local de decolagem, entrando imediatamente em estado de aterrissagem segura na ocasião de identificar que o tempo de bateria não é suficiente para o retorno seguro.
Atuadores: São compostos por quatro motores elétricos do tipo brushless
síncronos alimentados por inversores para realizar a movimentação da aeronave. Já o sistema de câmera é estabilizado por sistemas de servomotores.
Efetuadores: Para garantir a mobilidade utiliza-se como propelente hélices de fibra de carbono dispostas a anular a resultante centrífuga no centro do chassi do veículo. Considera-se o acionador da câmera como efetuador em função de sua ação objetiva da função estabelecida.
• Potencial de reconfiguração (IA):
Todos os sensores atuam de forma contínua garantindo o pleno funcionamento dos atuadores em resposta as condições ambientais. A programação e calibração deste mecanismo é feito de forma prévia via software específico de acordo com as
condições geográficas e climáticas do local de voo, portanto não podem ser reconfiguradas durante a execução do funcionamento.
• Fontes de energia:
Bateria de Lítio-Polímero com alta taxa de descarga com no mínimo 14,4V e 4400mAh, carregada em módulo específico para carga balanceada em até 3 células individuais.
Exemplo 4: ChatBot integrado a assistente virtual e automação residencial • Função:
Executar ações programadas via controle de voz. A integração do software e unidade computacional central possibilita as seguintes ações: Abertura de softwares computacionais, abertura e leitura de e-mails, execução de playlists, acionamento de hardware externos integrados a unidade computacional via interface de comunicação (luzes, portas, eletrodomésticos, câmeras, etc).
• Nível de automação:
Parcial: todas as funções são executadas de acordo com programações prévias, inclusive respostas a perguntas e expressões vocais acontecem por meio de busca em banco de dados de áudios previamente gravados para serem executados.
• Relações com o meio:
Sensores: Infravermelhos capturam a presença e tempo de permanência dos usuários em cada cômodo. Câmeras fazem o reconhecimento facial para identificar a identidade do usuário. Microfones captam os comandos de voz e encaminham para a unidade de processamento (computador central) efetuar a resposta ou ação solicitada
Atuadores: Caixas de som espalhadas pela residência apresentam para o usuário áudios armazenados na unidade computacional, em respostas a comandos de voz realizados. Na interface de comunicação entre o computador e os hardwares externos sistemas de relés e fotoacopladores funcionam como atuadores para ativar ou desativar luzes e eletrodomésticos, bem como os motores para abertura e fechamento de portas e janelas.
Efetuadores: São os sistemas conectados a unidade computacional. • Potencial de reconfiguração (IA):
Todas as ações e respostas são realizadas em função de uma programação previamente estabelecida, portanto novas funcionalidades e ajustes devem ser feitos diretamente no código fonte ou software que gerencia o robô virtual (assistente pessoa). Um software de aprendizagem pode ser implementado para obtenção de dados pessoais do usuário como: movimentação dentro da residência, tempo de permanência em diferentes cômodos, horários de chegada e saída de casa, etc.
• Fontes de energia:
Fonte estabilizada de energia contínua com tensão e corrente suficientes para alimentação de todos os sistemas. Preferencialmente atrelada a unidade de reserva de energia a fim de garantir a desativação completa de todos os sistemas de tal forma a nenhum permanecer em processo de execução parcial na ocasião de uma queda repentina de energia.