Por Ellen Ribeiro Lucena

Das visões de Isaac Asimov à realidade atual, a automatização da sociedade está cada vez mais evidente. As máquinas não apenas são os principais facilitadores de atividades humanas, como também permitem a realização de outras que sozinhos os humanos não seriam capazes. É difícil imaginar o que conheceríamos acerca do universo ou, mais especificamente, do mundo em que vivemos se não fossem os grandes saltos da tecnologia nas últimas décadas.

Durante essa evolução, no entanto, a frequente ocorrência de falhas técnicas impulsionou o aprimoramento das simulações usadas desde a antiguidade para antecipar o comportamento de sistemas reais. Na tentativa de prever erros e desenvolver modelos mais precisos, o homem antigo usava maquetes e mapas para disposição de tropas em campos de guerra ou para o planejamento de cidades. Os avanços tecnológicos tornaram o computador um importante aliado das simulações, tornando-as bem mais precisas.

O desenvolvimento de softwares para simulações computacionais robóticas, foi a principal consequência desse progresso, sendo eles, hoje, ferramentas indispensáveis para a elaboração de robôs. Poupando gastos excessivos com erros, recriando com facilidade e fidelidade o ambiente real onde o robô está inserido e permitindo a realização de um maior número de experimentos com o robô, esses ambientes virtuais de simulação têm se tornado cada vez mais viáveis para a emulação das reações dos protótipos programados.

Uma das etapas mais difíceis, para a implementação de um robô móvel, é o projeto físico dele, que envolve a definição das tarefas que devem ser realizadas pelos atuadores e sensores. Os atuadores dependem essencialmente do ambiente de atuação do robô (aquático, terrestre ou aéreo) e caso o ambiente seja terrestre, ainda deve ser escolhido o tipo de locomoção para o protótipo. Os sensores são selecionados de acordo com as tarefas designadas. Além disso, o hardware deve possuir um processador com capacidade suficiente para realizar os comandos enviados pelos atuadores e receber e processar as informações dos sensores.

Para a simulação, essas características devem ser modeladas de forma que seja criado um modelo simplificado da realidade, a partir da seleção dos elementos mais importantes do projeto físico. Alguns dos sensores e atuadores mais comuns são os Bumpers (para-choques com sensores de contato), sensores Infravermelhos, acelerômetros, GPS, entre outros. Existem ainda alguns modelos cinemáticos de robôs que podem ser adotados, dentre eles os mais conhecidos são: os omni-direcionais, que são capazes de se mover em qualquer direção; o Ackermann, que proporciona maior mobilidade nas curvas graças ao seu arranjo geométrico; e o Slip/Skid (simulação de tração por esteiras).

Um bom software de simulação robótica disponibiliza as ferramentas necessárias para a simulação, que incluem bibliotecas de Simulação Física, Inteligência Artificial, Aprendizado de Máquina, Simulação de Terrenos 3D e de Elementos Naturais, Simulação Dinâmica de Eventos e Simulação Multiagentes.

Dentre os softwares mais conhecidos e usados atualmente, pode-se citar o Gazebo, simulador de robôs móveis em 3D com representação muito real de ambientes complexo, que representa fielmente o comportamento e a interação física entre os robôs e os objetos no ambiente; o Microsoft Robotics Studio (MRS) é uma ferramenta que pode exigir o pagamento de licença, mas pode também ser obtida gratuitamente, não sendo, porém, uma ferramenta de código aberto. O software suporta simulações de lutas de robôs, futebol entre robôs, braços mecânicos, robôs humanoides e outros modelos. E o Virtual Robot Experimentation Platform (VRep), software mais novo que os outros citados, também é muito realista e possui ferramentas vantajosas e interface de usuário personalizada.

As simulações computacionais robóticas ainda estão evoluindo, mas já alcançaram grande precisão com as plataformas de simulação virtual. O desenvolvimento de novos softwares que emulem fenômenos reais com ainda mais fidelidade naturalmente permitirá que a robótica evolua ainda mais, resultando em uma maior automatização da sociedade e uma mudança na forma como enxergamos o mundo que nos cerca.

Referências: 

Intelligent Robotics: From Simulation to Real World Applications. Denis Fernando Wolf, Eduardo do Valle Simões, Fernando S. Osório, Onofre Trindade Junior. SBC, 2009.

Minicurso: Introdução a Robótica Educacional. Samuel Azevedo, Akynara Aglaé, Renata Pitta. Microsoft Word. Disponível em http://www.sbpcnet.org.br/livro/62ra/minicursos/MC%20Samuel%20Azevedo.pdf. Acesso em 25 de julho de 2016.

Virtual Robot Experimentation Platform. Coppeliar Robotics. Disponível em http://www.coppeliarobotics.com/index.html. Acesso em 25 de julho de 2016.

História da robótica. Shakey. Disponível em http://roboticagrupo4.blogspot.com.br/2009/05/historia-da-robotica.html. Acesso em 25 de julho de 2016.