Inteligência artificial

abr, 2009

Edição 37, Fevereiro de 2009

Por Hanny Guimarães

Para além de Hollywood

O desenvolvimento em robótica no Brasil avança sem alarde, mas em passos precisos com conhecimento e tecnologia que vêm das universidades

Blade Runner (Ridley Scott – 1982), O Homem Bicentenário (Chris Columbus – 1999), A.I. – Inteligência Artificial (Steven Spielberg – 2001), Eu, Robô (Alex Proyas, 2004). O que estes quatro filmes têm em comum? A resposta parece óbvia: robôs. As histórias de cinema enchem os olhos dos espectadores com vontade de futuro e preenchem a vida dos pesquisadores visionários que desenvolvem, no presente, os sonhos do porvir.

Em São Paulo, na cidade de São Bernardo do Campo, estudantes e professores dos cursos de Engenharia Elétrica, Mecânica e Ciência da Computação estão produzindo estudos em robótica de suscitar a curiosidades de grandes centros de pesquisa e dar inveja aos estúdios hollywoodianos. Nos laboratórios do Centro Universitário da Fundação Educacional Inaciana (FEI), tecnologia de última geração faz parte do cotidiano dos alunos que já aprenderam a primeira lição: aprendizado leva ao conhecimento. Com os coordenadores dos cursos, eles estão desenvolvendo robôs que jogam futebol, articulam membros e tem até um projeto aprovado para criação de um robô humanóide.

O professor e coordenador do curso de Ciência da Computação, Flávio Tonidandel, explica que o desenvolvimento de pesquisa em robôs móveis, no País, é basicamente feito por universidades. Os projetos podem ser realizados de duas formas. As instituições podem criar seus próprios robôs ou comprar prontos para desenvolver como plataforma de estudo. Na FEI, acontece de ambos os jeitos. Além dos projetos internos produzidos desde o início, a Fundação também adquiriu os robôs Aibo, o cachorrinho da marca Sony que obedece a comandos pré-programados e o PeopleBot, importado dos Estados Unidos, que custou cerca de R$ 80 mil e está há quatro anos na FEI. Este último se locomove em ambientes planos, identifica e se desvia de obstáculos, define objetos e, devido às pesquisas na universidade, reconhece gestos.

Dos autômatos desenvolvidos na FEI, o futebol de robôs tem lugar de destaque. Os “meninos” de ouro da instituição estão divididos em duas categorias, o Very Small e o Small Size, no jargão futebolístico seria como o time júnior e o profissional, respectivamente. O robô Small Size difere em muito do Very Small. O tamanho é de 180 mm de diâmetro e 150 mm de altura contra 75 mm cúbico da categoria menor. O pequeno atleta tem dispositivos de chute e drible, o que permite conduzir a bola com mais facilidade. A idéia inicial deste robô era para que fosse mais modular e fácil de modificar já que componentes novos surgem a cada momento nesta área. Outra preocupação dos estudantes foi quanto à escolha desses componentes, matéria e processos utilizados na construção que fossem de custo acessível e facilmente encontrados em mercado nacional para que uma equipe completa pudesse ser montada – cada uma tem cinco robôs –, claro, sempre de olho no custo-benefício para não perder a qualidade do equipamento.

Inteligência artificial

O robô do futebol da equipe ROBOFEI se locomove com quatro rodas, o que, garantem os alunos, melhora a estabilidade e deixa a aceleração mais uniforme em todas as direções. Para mover o robô da categoria Small Size, são utilizadas baterias de polímero de lítio que atingem 7,4 de tensão, semelhantes às utilizadas no Very Small e seu sistema de comunicação é o mesmo em ambos. O transceiver TRW-2.4G é eficiente e tem bom desempenho em campo. Para os motores, foram escalados os da empresa alemã Faulhaber 2232U006SR, com encoders de 512 pulsos por revolução acoplados. Além dos motores de rodas, há também o dispositivo de drible que objetiva facilitar a condução da bola. Trata-se do Faulhaber 1724T006SR. No módulo de eletrônica digital, ainda no robô Small Size, foram escolhidos minuciosamente os componentes, como principal, o microcontrolador LPC2148, da NXP, que se trata de um microcontrolador com núcleo ARM7, utilizado em eletrônicos móveis como PDAs e vídeo-games portáteis. Esse microcontrolador controla a comunicação do robô, o gerenciamento de energia e os controles de velocidade e posição embarcados. No futuro, os alunos esperam adicionar sensores mais sofisticados como giroscópios e acelerômetros e apenas um microcontrolador.

Com a experiência adquirida com a categoria Very Small, o projeto seguinte – do Small Size – foi planejado para a inclusão de um controle de malha fechada. Foram instalados microcontroladores MC9S08QG8, que recebem impulsos dos encorders de cada motor e executa uma determinada lógica para garantir que a velocidade real seja a mais próxima possível da calculada pelo computador remoto que desenha a estratégia dos jogadores. Este computador recebe imagens de uma câmera localizada em cima do campo e então um software de visão faz o trabalho de um técnico, localizando por meio de cores os competidores em campo os organizando para a melhor jogada. Mesmo com tudo isso sendo desenvolvido pelos próprios estudantes, uma equipe completa não sai por menos de R$ 10 mil. De acordo com Flávio Tonidandel, a ideia do futebol de robôs é ser um motivador. “Ele é um meio para se atingir um objetivo maior que é fazer uma robótica móvel inteligente, ou seja, produzir ciência e tecnologia por um meio motivador que são as competições”, pontua.

Com o intuito de criar um robô humanóide, os pesquisadores estão produzindo trabalhos intermediários como o Robô Baterista – em fase inicial –, o Hexápode – já com aplicações reais –, além do futebol de robôs. No caso do Hexápode, o objetivo é experimentar as articulações do robô. Trata-se de um robô de seis patas que é capaz de fazer uma sequência de movimentos, como andar para frente e para trás e girar o corpo. Ele possui 18 servomotores (dispositivos eletromecânicos) digitais de alto torque, três em cada pata. O robô pesa 1,8 kg, tem patas em material acrílico e corpo em fibra de carbono. Segundo o professor e coordenador do curso de Engenharia Elétrica, Renato Giacomini, o propósito deste robô é desenvolver o caminhar. “É uma ideia que complementa um projeto maior que tem várias partes e o Hexápode é uma etapa desse projeto. O que nós vamos fazer em uma próxima fase é sensorizar as patas para ele sentir a pressão no chão e com isso distribuir melhor o peso e andar melhor em superfícies irregulares”, salienta Giacomini. O Hexápode, seguindo os robôs móveis inteligentes, também utiliza bateria, mas a consome rapidamente. Em apenas 20 minutos, já se mostra cansado de suas atividades de robô.

A maioria dos equipamentos utilizados nos robôs é produzida dentro da FEI, por isso é importante a integração dos diferentes cursos da universidade. Tonidandel faz uma analogia entre as áreas de conhecimento e suas funções em um corpo humano. “A mecânica é comparar aos ossos do ser humano, a eletrônica é como se fosse as veias, as artérias, tudo isso que deixa ele vivo, mas o cérebro é a computação. A alma dele, o que ele vai ser, o que ele vai fazer, isso é a computação”, brinca.

A parte mecânica é importante para
fazer toda a estrutura do robô. O robô humanóide, porexemplo, deverá ter uma estrutura forte e flexível para andar e sustentar seu peso. A parte eletrônica é suficiente para fazer o robô se movimentar, ou seja, cuida do motor, do controle, da distribuição de energia e tudo que envolve engenharia elétrica. Já a computação é a parte do que vai fazer e por que vai fazer. Um robô é praticamente um computador internamente. Eles se conectam à internet, fazem buscas e processam informação, a partir disso reconhecem objetos, descobrem padrões e aprendem autonomamente, tem que tomar as decisões por si. São modelos complexos.

O professor Tonidandel acredita que o robô humanóide, orçado em cerca de R$ 20 mil, aprovado este ano pela FEI é projeto para dez anos ou mais. “A Sony só chegou ao Aibo e a Honda ao Asimu (robô) porque já estavam estudando e pesquisando estes protótipos há 15, 20 anos. Eles começaram lá atrás, fazendo coisas enormes, mas com o tempo foram aprendendo, foram desenvolvendo e hoje eles têm um produto que ninguém mais tem. É aí que a gente quer chegar também”, conclui.

Recursos

Para desenvolvimento dos projetos, os alunos contam com financiamento da Universidade e de Instituições de fomento à pesquisa, como o CNPq e a Fapesp. O professor Tonidandel esclarece que projetos como estes muitas vezes são caros e demandam tempo. Tempo este que empresas privadas não dispõem para esperar os resultados de um possível investimento. Por este motivo, os trabalhos acabam sendo financiados pelas instituições de ensino. Segundo o professor, “são poucas as empresas que se propõem a financiar projetos deste tipo, geralmente são empresas governamentais que tem essa visão, mas empresas privadas aqui no Brasil dificilmente fazem isso”.

Os estudantes estão empolgados com os robôs e as tecnologias que vem desenvolvendo na universidade. Jovens, os alunos Gabriel Franschini, 20, e Felipe Zanatto, 20, fazem parte da equipe que desenvolve o futebol de robôs. Ambos ingressaram nos trabalhos de iniciação científica e comparecem pelo menos quatro dias na semana, fora do horário das aulas, para desenvolver o software que controla os jogadores robóticos em campo. Eles são alunos do curso de Ciência da Computação e se dizem animados com o projeto. Para Francischini, o conhecimento agregado é o que de mais importante se pode adquirir em trabalhos como estes. Para ele, é diferente da sala de aula. “Na pesquisa, se você tem um problema, você vai procurar como resolver. Também entrei na iniciação científica porque me interesso pelo mestrado”, completa.

Nestas tentativas, a robótica móvel inteligente desenvolvida no mundo e – por que não? – no Brasil, tem ido mais longe do que qualquer roteirista de Hollywood já imaginou e, ao que parece, a ficção está ficando para trás na corrida da inteligência artificial.

PARA SABER MAIS

* O site da FEI disponibiliza o conteúdo detalhado dos projetos desenvolvidos na Universidade: www.fei.edu.br/robo/

* Quer conhecer o robô baterista? Os estudantes disponibilizaram um vídeo com o desempenho do músico mecânico: www.youtube.com/watch?v=lFAgOrd8_N0

* Um vídeo Hexápode também está disponível na internet: www.youtube.com/watch?v=iBtX8TAWBW8

Comentários

Deixe uma mensagem