Perspectivas Atuais de Automação e Robótica
1 Maio, 2019
1.0 INTRODUÇÃO
Nos primórdios da computação, poucas pessoas tinham acesso ao hardware ou ao software.
Com a popularização da informática, os computadores passaram a fazer parte do dia-a-dia do ser humano e da sua cultura informal.
A Automação e a Robótica tem sido especializações almejadas por engenheiros da modalidade eletricista há anos. De fato, esses serviços são valorizados pela eterna carência de profissionais experientes, e pela exigência de alta qualidade e intolerância a falhas decorrentes do capital envolvido neste mercado. Ainda hoje, ambas permanecem com uma certa mística, provavelmente pela diferenciação de seus equipamentos, pela utilização de termos próprios, ou pela ausência de marketing massivo sobre esses assuntos.
A exigência de profissionais muito especializados fez com que a usabilidade, a acessibilidade e a comunicabilidade destes ambientes não evoluíssem na mesma velocidade dos sistemas computacionais ordinários.
Diante tais fatos, quais seriam as perspectivas atuais dessas áreas?
2.0 AUTOMAÇÃO E ROBÓTICA
A Robótica é um tipo especial de Automação, denominada “Automação Programável”. Ambos assuntos estão profundamente relacionados.
Os conhecimentos necessários para o exercício dessas ênfases divergem um pouco daqueles que atraem alunos para maior parte dos cursos de engenharia da modalidade eletricista. São eles:
- Programação de computadores em diversos níveis;
- Mecânica ou eletrônica, para a compreensão do funcionamento do sistema e especificações de compra ou manutenção;
- Sistemas de comunicação, e em especial, redes de computadores;
- Instalações elétricas, pois toda planta automatizada exige potência e energia.
2.1 SOFTWARE ATUAL
Após a invenção do CLP (Controlador Lógico Programável), esses dispositivos passaram a dominar os sistemas automatizados.
Era imperativo o desenvolvimento de uma norma para padronização desses equipamentos. Isso foi alcançado pela norma IEC 61131 que normatizou desde os requisitos de equipamentos e testes de comissionamento até as linguagens de programação (parte 3). Essa norma prevê o desenvolvimento de lógicas para PLC na forma de:
- Lógica Ladder;
- Blocos de Funções;
- Texto estruturado;
- Lista de Instruções;
- Gráfico de Função Sequencial.
Existem softwares (CODESYS, por exemplo) que permitem a programação em qualquer uma das
formas citadas, permitindo a fácil conversão entre elas. A parte 7 desta norma (IEC 61131-7) chega a definir o uso de linguagem de programação difusa (Fuzzy Control Language – FCL), uma abordagem importante da Inteligência Artificial (IA).
2.2 HARDWARE ATUAL
Numa primeira análise, a evolução do hardware de automação deveria seguir a dos componentes para computadores pessoais.
Os requisitos de segurança e estabilidade dos sistemas, aliados ao alto grau de especialização dos usuários, pelo contrário, provocaram a permanência de microcontroladores clássicos (e de baixo custo como o 8051 e seus derivados) por muitos anos.
A mudança nesse cenário somente ocorreu posteriormente, devido à necessidade da conectividade através de padrões como Ethernet e protocolos abertos como o TCP/IP.
A prototipagem através de dispositivos integrados com o Arduíno, abriram a possibilidade do desenvolvimento de soluções por entusiastas em automação.
2.3 CONECTIVIDADE
Uma exigência absoluta dos modernos dispositivos de automação é a conectividade. Não existe mais espaço para equipamentos cujo acesso seja complicado ou exija sistemas proprietários. Bluetooth, wi-fi ou ethernet devem ser suficientes para tais acessos.
A utilização de protocolos abertos de automação (Modbus, por exemplo) em microcontroladores tem sido suficiente para permitir a integração com sistemas supervisórios remotos.
Sistemas supervisórios livres como o ScadaBR possibilitam o desenvolvimento de telas compatíveis tanto com computadores pessoais quanto com celulares. A monitoração de alarmes e o controle remoto de plantas elementares, por técnicos plantonistas através de celular, é uma perspectiva atual bastante significativa.
2.4 ROBÓTICA
A Robótica Industrial se manteve, por muitos anos, acima de qualquer popularização. O alto custo dos robôs, assim como de todo sistema a sua volta (valor equivalente ao do robô), impediu o acesso tanto ao software quanto ao hardware.
A solução encontrada foi a adoção de simuladores computadorizados de robôs. Desta forma, quando o programa é executado, os movimentos 3-D que seriam provocados no robô são representados na tela de um computador comum.
Infelizmente, os programas específicos para os melhores robôs, e que dariam o conhecimento prático definitivo sobre o assunto, são muito caros.
A programação das movimentações exige formação no software específico, conhecimento de sistemas de coordenadas cilíndricas ou esféricas, e física de forças e vetores.
Isso está mudando totalmente com o advento dos Cobots ou Robôs Colaborativos. São robôs destinados a interagir com seres humanos em um espaço de trabalho compartilhado. Não existe risco para o ser humano trabalhando no mesmo ambiente.
A sua programação, por outro lado, é muito simples: a movimentação é definida por “way-poins” ou pontos críticos pelos quais o braço mecânico do robô deve passar. A movimentação completa do robô passa a ser uma coleção destes “way-poins”.
A programação dos esforços mecânicos também é simplificada pela parametrização de valores como “peso máximo” de carga ou “velocidade máxima” de movimentação.
Toda movimentação cessa imediatamente se ocorre
o choque inesperado com qualquer objeto ou ser humano.
3. CONCLUSÕES
A facilidade de programação de sistemas de automação até utilizando Inteligência Artificial, é uma realidade.
A prototipagem possibilita um rápido desenvolvimento de sistemas, inclusive para Automação Residencial, permitindo a popularização deste setor, anteriormente disponível apenas para residências de luxo.
A fronteira está hoje na redundância, ou seja, na capacidade de um dispositivo substituir a função de outro, em caso de defeito ou perda de comunicação. Normas como a IEC 61850, para a sofisticada automação de sistemas elétricos, estruturam versáteis arquiteturas de rede exatamente com esse objetivo.
Os robôs colaborativos, segmento que está apresentando maior crescimento devido ao seu
baixo custo, apresenta grande facilidade de instalação e programação.
Diante desses fatos, percebemos uma provável popularização da Automação e Robótica inclusive para novos setores, com a consequente necessidade de mais profissionais, sem entretanto, exigir deles uma grande experiência específica.
4. BIOGRAFIA/AUTORES
Murilo Parreira Leal nasceu em Brasília-DF, Brasil. Obteve seu grau de Mestre pela Escola Politécnica da Universidade de São Paulo (USP) em Sistemas de Automação, e de Engenheiro Eletricista pela Universidade Federal de Goiás (UFG). Autor do livro “Lógica Matemática e Inteligência Artificial” (2016). Consultor em Automação e Robótica. Professor dos cursos de Engenharia Elétrica, Engenharia da Computação e Análise de Sistemas na Uni-ANHANGUERA (Goiânia). Professor de cursos de pós-graduação ministrados pela IDS Educacional e Uni-ANPEX.
