Parte A - Fundamentos de robótica


Parte A - Tópicos fundamentais em robótica

    Esta parte apresenta os princípios e métodos fundamentas que são usados para modelar, projetar e controlar um sistema robótico. Todos os tópicos fundamentais são incluídos nesta parte: cinemática, dinâmica, projeto mecânico e atuação, sensoreamento e estimação, planejamento de movimento, controle de movimento, controle de força, arquiteturas e programação de sistemas robóticos, e métodos de raciocínio baseados em Inteligência Artificial (AI) para planejamento e execução de tarefas. Um capítulo é dedicado a cada um destes tópicos. Os tópicos serão expandidos e aplicados em estruturas e sistemas robóticos nas partes subsequentes.

    Os capítulos que constam da parte A, Fundamentos de Robótica, apresentam os princípios e métodos fundamentais que são usados para desenvolver um sistema robótico. A fim de executar as tarefas que estão previstas para os robôs, muitos problemas desafiadores foram descobertos na cinemática, dinâmica, design, atuação, detecção de movimento, planejamento, controle, programação e planejamento de tarefas. Os capítulos desta parte abordam as questões básicas em cada uma dos estas áreas.

    Alguns dos problemas básicos em robótica são descritos da seguinte forma. Robôs geralmente possuem um grande número de graus de liberdade de movimento para que eles possam fornecer o rico conjunto de movimentos em três dimensões (3-D)  que podem ser necessários para realização de uma série de tarefas. As relações cinemáticas e dinâmicas conjuntas entre o movimento e o torque dos atuadores, e o movimento e força desejados para uma tarefa, podem ser muito complexas. O projeto das estruturas de ligação e articulação, bem como do atuador, para atingir o desempenho desejado, é também um desafio. O robô é um sistema não-linear acoplado, que é difícil de controlar devido à sua dinâmica complexa. Esta situação é agravada quando o meio ambiente é desestruturado, e muitas vezes técnicas sofisticadas de sensoriamento remoto e de estimação tornam-se obrigatórias.
    
    Além do controle do movimento, o controle da forças de interação entre o robô e o ambiente é necessária quando está a manipular objetos ou interagir com seres humanos. A tarefa fundamental da robótica é planejar movimentos livres de colisão para organismos complexos desde um começo até uma posição objetivo, dentre um conjunto de obstáculos, e isso pode tornar-se um problema computacional intratável . A fim para alcançar um pouco da inteligência atribuída aos seres humanos, os robôs precisam ser equipadas com os planejadores de tarefas sofisticados que empregam raciocínio simbólico para mover-se em ambientes dinâmicos e parcialmente conhecidos. Arquiteturas de software robô também têm necessidades especiais em função destes requisitos.