Capítulo 2 : Robô autónomo

Um robô que pode funcionar independentemente do controlo humano é referido como um robô autónomo. W. Grey Walter é creditado por construir os primeiros robôs totalmente autônomos no final da década de 1940. Estes robôs receberam os nomes de Elmer e Elsie e eram conhecidos como seus arredores. Foram os primeiros robôs alguma vez construídos na história do mundo que se destinavam a ter livre arbítrio e foram concebidos para "pensar" da mesma forma que os cérebros biológicos.

Exemplos do passado incluem várias sondas espaciais. Automóveis autônomos e aspiradores são dois exemplos da tecnologia moderna. Os braços robóticos industriais que trabalham em linhas de montagem dentro das fábricas também podem ser chamados de robôs autônomos, apesar do fato de que sua autonomia é limitada devido ao ambiente altamente controlado em que operam e ao fato de que eles são incapazes de se mover livremente.

A capacidade de um robô procurar por si mesmo é o principal fator que determina se ele tem ou não total autonomia física. Muitos dos robôs alimentados por bateria que estão disponíveis no mercado hoje têm a capacidade de localizar e se conectar a uma estação de carregamento. Alguns brinquedos, como o Aibo, da Sony, têm até a capacidade de auto-encaixe para carregar as baterias.

A propriocepção, muitas vezes conhecida como a capacidade de sentir o próprio estado interior, é a base da auto-manutenção. No cenário de o robô precisar carregar suas baterias, o robô pode detetar por propriocepção que suas baterias estão acabando, momento em que procura o carregador. O monitoramento do calor é realizado usando outro tipo típico de sensor proprioceptivo. Será necessário que os robôs tenham maior propriocepção para que funcionem de forma independente em torno de humanos e em ambientes hostis. Os sensores proprioceptivos vêm em uma variedade de formas, as mais comuns das quais são a deteção térmica, ótica e tátil, bem como o efeito Hall (elétrico).

Sentir as coisas ao redor é um exemplo de exterocepção. Para que possam realizar as suas tarefas e permanecer fora de perigo, os robôs autónomos têm de estar equipados com uma variedade de sensores ambientais.

O espectro eletromagnético, o som, o tato, a química (cheiro, odor), a temperatura, o alcance de diversos objetos e a altitude são exemplos de sensores exteroceptivos comuns.

Alguns robôs de limpeza a vácuo têm detetores de sujeira que detetam quanta sujeira está sendo coletada e usam essas informações para dizer-lhes para permanecer em uma área por mais tempo. Alguns cortadores de relva robóticos adaptam a sua programação detetando a velocidade a que a relva cresce conforme necessário para manter um relvado perfeitamente cortado. Além disso, alguns cortadores de grama robóticos detetam a velocidade em que a grama cresce conforme necessário para manter um gramado perfeitamente cortado.

Quando se trata de comportamento autônomo, a próxima etapa é realmente realizar uma atividade física. Os robôs domésticos são um campo relativamente novo que começa a mostrar potencial económico. Em 2002, empresas como a iRobot e a Electrolux foram as primeiras a comercializar robôs aspiradores em miniatura. Mesmo que esses sistemas não tenham um grau muito alto de inteligência, eles são capazes de atravessar grandes distâncias e pilotar em condições apertadas, como residências, empregando sensores de toque e sem contato. Ambos os robôs fazem uso de algoritmos proprietários para fornecer mais cobertura do que seria possível por um simples salto aleatório.

A capacidade de um robô realizar tarefas condicionais é necessária para o próximo nível de desempenho de tarefas autónomas. Por exemplo, os robôs de segurança podem ser ensinados a identificar intrusos e a reagir de forma predeterminada de acordo com a localização do intruso no edifício. Em setembro de 2021, por exemplo, a Amazon (a corporação) apresentou seu produto Astro para uso em cuidados com idosos, monitoramento doméstico e segurança.

É necessário que um robô seja capaz de ir de um local para outro e esteja ciente de sua localização atual para que ele possa "localizar" suas ações. O uso de guiamento de arame para este tipo de navegação foi pioneiro na década de 1970, enquanto a triangulação baseada em beacons não foi usada até o início dos anos 2000. Hoje em dia, os robôs utilizados em aplicações comerciais são capazes de navegação autónoma baseada na deteção de características naturais. Tanto o robô médico Pyxus HelpMate como o robô de guarda CyberMotion, ambos construídos na década de 1980 por pioneiros no campo da robótica, foram os primeiros robôs comerciais a realizar esta proeza. No início, esses robôs navegavam pelos edifícios com o uso de plantas baixas CAD preparadas manualmente, deteção de sonares e outras modificações na sequência. A próxima geração de robôs móveis, como o PatrolBot da MobileRobots e a cadeira de rodas autônoma, ambos lançados em 2004, são capazes de gerar seus próprios mapas baseados em laser de um edifício e podem atravessar espaços abertos, além de corredores. Se algo atrapalhar, seu sistema de controle se ajustará rapidamente para escolher uma outra rota.

Inicialmente, a navegação autônoma dependia de sensores planares, que são sensores que só conseguem perceber em um nível. Exemplos de sensores planares incluem telémetros a laser. Nos sistemas mais modernos de hoje, as informações obtidas de uma variedade de sensores são combinadas para realizar a localização (posicionamento), bem como a navegação. Sistemas como o Motivity são capazes de remapear um edifício inteiro por conta própria e podem contar com uma variedade de sensores em várias partes da estrutura, dependendo de qualquer sensor que ofereça os dados mais precisos no momento.

A maioria dos robôs internos é projetada para explorar lugares acessíveis para deficientes, manipulando elevadores e portas eletrônicas em vez de subir degraus, o que é uma tarefa que precisa de tecnologia muito especializada. Os robôs agora têm a capacidade de circular livremente dentro de ambientes graças às interfaces eletrônicas de controle de acesso. Pesquisas estão sendo feitas agora em robôs que podem destrancar portas manualmente e subir escadas por conta própria.

À medida que estas abordagens interiores continuam a avançar, os robôs aspiradores obterão a capacidade de limpar uma sala ou um piso inteiro, conforme definido pelo utilizador. Juntos, os robôs de segurança serão capazes de cercar qualquer invasor e bloquear seu caminho para fora do prédio. São introduzidas precauções concomitantes em resultado destes avanços tecnológicos. Os mapas internos dos robôs permitem muitas vezes o estabelecimento de "zonas proibidas", o que impede os robôs de acederem de forma independente a determinados locais.

Ao voar no ar, alcançar a liberdade ao ar livre é mais fácil porque há menos barreiras. Os mísseis de cruzeiro são exemplos de robôs altamente autónomos e potencialmente letais. O uso de aeronaves drones controladas remotamente para fins de reconhecimento está se tornando mais comum. Alguns destes veículos aéreos não tripulados, muitas vezes conhecidos como UAVs, são capazes de completar toda a sua missão sem a assistência de um piloto humano em qualquer ponto, com a possível exceção do pouso, que pode precisar da assistência de uma pessoa usando um controle remoto de rádio. No entanto, vários tipos de drones têm a capacidade de fazer pousos controlados, mas automatizados. Foi afirmado que uma nave autônoma, chamada de nave drone do porto espacial autônomo, será criada em 2014, e seu primeiro teste operacional está programado para ocorrer em dezembro desse ano.

Devido aos seguintes fatores, a autonomia ao ar livre é o maior desafio para veículos terrestres:

uma topografia tridimensional

Grandes variações na densidade da superfície

Urgências causadas pelo tempo

instabilidade no entorno que se faz sentir

No tema da robótica autónoma, existem alguns desafios por resolver que são exclusivos da própria disciplina, em vez de fazerem parte da busca mais ampla da inteligência artificial. De acordo com o livro Autonomous Robots: From Biological Inspiration to Implementation and Control escrito por George A. Bekey, alguns dos desafios que precisam ser superados incluem garantir que o robô seja capaz de operar adequadamente e não encontrará nenhum impedimento ao operar por conta própria.

Independência energética, bem como forrageamento

Os investigadores que estão interessados na criação de vida artificial autêntica estão preocupados não só com o controlo inteligente, mas também com a capacidade do robô de procurar os seus próprios suprimentos através do processo de procura de alimentos (à procura de alimentos, que inclui energia e peças sobresselentes).

Isso tem a ver com o conceito de forrageamento autônomo, que é uma questão nos campos da antropologia social, ecologia comportamental humana e ecologia comportamental dos seres humanos. Também tem a ver com robótica, inteligência artificial e vida artificial.

Tem havido um aumento na sensibilização da sociedade e na cobertura noticiosa dos avanços mais recentes em robôs autónomos, bem como de algumas das questões filosóficas, efeitos económicos e impactos societais que surgem dos papéis e atividades dos robôs autónomos. Isto deve-se ao facto de os robôs autónomos se terem tornado mais capazes e terem atingido níveis técnicos mais elevados.

Elon Musk, um proeminente executivo de negócios e bilionário, vem...