Robótica e Usabilidade - a evulução da manufatuta ao robo
Ernani Guilhon, Isaias Horta Brazil e Fábio Rodrigues Martins
1 Introdução
Atualmente na sociedade existe uma crescente exigência de que o homem realize tarefas com eficiência e precisão. Existem também tarefas a serem realizadas em lugares onde a presença humana se torna difícil, arriscada e até mesmo impossível. Para realizar tais tarefas é necessária a substituição da mão de obra humana por robôs.
A robótica é a área que se preocupa com o desenvolvimento de tais dispositivos, que tem como objetivo principal a automatização dessas tarefas, esta é a ciência que os torna operacionais. Ela envolve matérias como engenharia mecânica, engenharia elétrica, inteligência artificial, entre outras, para a criação de robôs.
Os robôs são utilizados em linhas de produção industrial, onde repetem infinitamente e com milimétrica precisão uma série de operações previamente programadas.
Temos hoje robôs em várias áreas de nossa sociedade: robôs que prestam serviços, como os desarmadores de bomba, robôs com a nobre finalidade da pesquisa científica, educacional, doméstica e até mesmo os robôs operários, que se instalaram em nossas fábricas e foram responsáveis pela "segunda Revolução Industrial", agilizando e fornecendo maior qualidade aos produtos.
Este artigo apresenta, em seções: A seção 2 descreve uma a análise da organização científica do trabalho que apresenta uma profunda separação entre o trabalho intelectual e o físico. A seção 3, histórico, descreve a evolução da robótica, a seção 4 apresenta as leis da robótica, a seção 5 a classificação geral dos robôs, a seção 6 a comunicação homem-máquina, a seção 7 a robótica no setor industrial e a seção 8 apresenta a conclusão.
2 Organização do Trabalho
Antes da revolução industrial existia a manufatura, onde o detentor do conhecimento, sobre um ou mais ofícios de uma forma generalizada, era chamado de artesão.
O sistema de fábrica apoderou-se do conhecimento dos artesões, transformou-os em operários e separou o trabalho manual do intelectual, porém, o trabalho era passado de forma oral entre os operários e assim existiam várias formas de fazer a mesma tarefa.
Após a 1ª Grande Guerra surgia a Organização Científica do Trabalho criada por Frederick Winslow Taylor.
A organização "científica" do trabalho decompõe minuciosamente o trabalho em tarefas elementares que tornam o trabalho repetitivo, monótono, sem criatividade, acéfalo, ou seja, o trabalhador não precisa pensar é só para fazer a tarefa designada a ele.
O aumento da produtividade só foi possível com uma mão-de-obra barata em que só uma minoria de empregados passa a ganhar mais, os excepcionais de Taylor. Encontra propostas a demissão dos homens não excepcionais.
A concretização desses princípios, a divisão do trabalho, a transferência da habilidade e do pensamento, está nas máquinas semiautomáticas e nas automáticas. O trabalhador passa a ser um simples auxílio da ferramenta que antes o auxiliava.
As máquinas assumem o controle, dispensando mais e mais empregos. No início as máquinas semiautomáticas detêm a habilidade do operário. A seguir, as máquinas automáticas passam a conter o conhecimento do trabalhador.
A situação do operário piora com o aperfeiçoamento que Ford faz no Taylorismo com a linha de montagem e o ritmo repetitivo imposto pela esteira.
Toyotismo é um processo de "eliminação de tudo que uma fábrica pode dispensar". Organiza a fábrica de tal modo que, com estoque zero e número pequeno de operários, os produtos são feitos apenas nas quantidades e no momento exato de serem entregues.
3 Histórico
No início do século XX a idéia de se construir robôs tomou força com a necessidade de aumentar a produtividade e melhorar a qualidade dos produtos. George Devo, o pai da robótica industrial, encontrou as primeiras aplicações para seu invento nesta época.
Hoje, com o avanço da tecnologia, a robótica atravessa uma época de contínuo crescimento, permitindo o desenvolvimento de robôs inteligentes substituindo a mão de obra do trabalhador mudando o mercado de trabalho contemporâneo. A robótica vem reduzindo o custo com a mão de obra e aumentando a produção. O país que mais tem investido na robotização das atividades industriais é o Japão, um exemplo disso observa-se na Toyota.
Estas mudanças beneficiam as empresas diminuindo gastos e agilizando processos. Porém, criam o desemprego, gerando crises econômicas pela substituição do trabalho humano pelo automatizado.
Os cientistas buscam construir uma máquina com "Inteligência Artificial" capaz de agir e pensar como ele. Robô é um termo que tem como origem a palavra tcheca robotnik, que significa servo, ele foi utilizado inicialmente por Karel Capek em 1923.
Entretanto, vale lembrar que as máquinas foram e são criadas justamente para executar aquilo que o homem não é capaz, é como muitos afirmam uma extensão do próprio homem, e por isto traz inúmeros benefícios para ele.
Para que a relação Homem-Máquina ocorra, é indispensável o uso das interfaces e da interatividade. Sem estes dois fundamentos, é impossível haver qualquer tipo de relação Homem-Máquina.
4 Leis da Robótica
O escritor americano de ficção científica Isaac Asimov estabeleceu quatro leis para a robótica:
1ª lei: "Um robô não pode ferir um ser humano ou, permanecendo passivo, deixar um ser humano exposto ao perigo".
2ª lei: "O robô deve obedecer às ordens dadas pelos seres humanos, exceto se tais ordens estiverem em contradição com a primeira lei".
3ª lei: "Um robô deve proteger sua existência na medida em que essa proteção não estiver em contradição com a primeira e a segunda lei".
4ª lei: "Um robô não pode causar mal à humanidade nem permitir que ela própria o faça".
5 Classificação Geral dos Robôs
5.1 Tipos de Robôs
Robôs Inteligentes: são manipulados por sistemas multifuncionais controlados por computador, são capazes de interagir com seu ambiente através de sensores e tomar decisões em tempo real.
Robôs com controle por computador: são semelhantes aos robôs inteligentes, porém não tem a capacidade de interagir com o ambiente. Se estes robôs forem equipados com sensores e software adequado, se transformam em robôs inteligentes.
Robôs de aprendizagem: se limitam a repetir uma seqüência de movimentos, realizados com a intervenção de um operador ou memorizadas.
Manipuladores: são sistemas mecânicos multifuncionais, cujo sensível sistema de controle permite governar o movimento de seus membros.
5.2. Exemplos de Robôs
5.2.1. Cog
Cog é um robô diferente, tem desenvolvimento parecido com o de um ser humano, ao contrário de outros robôs que só realizam instruções previamente embutidas em sua mente. Tem como único objetivo de ser capaz de aprender. Inicialmente é programado apenas para operações simples, como erguer os braços ou girar o corpo, no entanto com o passar do tempo ele terá que ser capaz de aprender (figura 1).
É um robô humanóide, é desenvolvido de forma a que o seu desenvolvimento seja ligado ao seu contato com o mundo exterior, como uma criança que está nascendo.
No filme 2001 – Uma odisséia no espaço, um dos personagens principais era um robô. Dotado de um banco de dados, nunca imaginado pelo cinema, esse fantástico robô possuía inteligência artificial, tinha personalidade própria, era consciente, conseguia, através de rotinas programadas, tomar uma decisão.
Figura 1 – COG
5.2.2. Gêngis e Átila
Em 1997, Gêngis foi o primeiro robô móvel autônomo, com 6 pernas, medindo cerca de 30 cm de comprimento, com cerca de 1 Kg, seu sistema de controle era distribuído, pois em cada perna havia um processador que coordenava o movimento, seu o estado e das outras pernas. Com sensores infravermelhos no lugar de olhos, ele era capaz de seguir um ser humano, ajustando sua velocidade à velocidade da pessoa seguida. Com o sucesso de Gêngis, foi criado o Átila, irmão mais novo de Gêngis, e mais moderno. Átila possuía mais de 120 sensores, distribuídos por todo o corpo, capazes de transformar em pulsos elétricos informações como inclinação, temperatura, o estado do solo em que cada pata se apoiava, se era macio, qual era sua cor... enfim, são capazes de captar ricamente informações do ambiente ao redor (figura 2).
Figura 2 – Gêngis e Átila
5.2.3. Jipe Sojourner
Em 01 de julho de 1997 o robô Jipe Sojouner pousou no planeta marte para nos enviar informações.
É um dos muitos robôs autônomos comandados por sinais de rádio que a Nasa, a agência espacial americana, vem utilizando em seus programas. O primeiro jipe lunar foi usado em julho de 1971, na missão Apollo 15 (figura 3).
Figura 3 – Jipe Lunar (Apollo 15)
5.2.4. Laennec
O robô que fica doente é programado para adoecer. Ele tem palpitações, apresenta quadros de febre, de dor e até de tosse. Ele não tem coração, mas pode ser fulminado por um infarto. Não escuta nem respira, mas pode sofrer de asma ou de dor de ouvido.
Laennec, um robô asmático, veio com a finalidade de auxiliar na aprendizagem dos estudantes sobre pacientes de verdade. Ele foi a novidade nas faculdades de Medicina da França, em 1997. Este robô sorteia uma doença e começa a manifestar os sintomas. O trabalho dos alunos era examinar e torcer para acertar no diagnóstico, que deve ser digitado em um teclado. Quem erra vê o estado de saúde do paciente robô piorar. E certos descuidos podem ser fatais.
5.2.5. Robôs Pessoais ou domésticos
São robôs automatizados cuja operação está nos serviços domésticos ou em ambientes comerciais como: restaurantes, escritórios, lojas etc.
Diversas fábricas estão projetando robôs para tarefas domésticas úteis, ou simplesmente como brinquedos. Entre eles está o Hero1 e o Androbot, que estão disponíveis no mercado há algum tempo.
O Hero1, fabricado pela Heatch Company, está disponível montado ou num kit. Foi projetado como um professor assistente e como entretenimento. Pode mover-se por uma sala através de comando computadorizado. Possui um braço articulado que pode pegar objetos pequenos, sensor ultrassônico, detetor de sons e sintetizador de voz. Mede aproximadamente 60 cm.
O Androbot foi projetado pela Nolan Bushell, uma das empresas da Atary Company. Chamado de "BOB" (Brain On Board), também possui controle computadorizado e sintetizador de voz. Possui três microprocessadores 8088 e é montado sobre rodas que permitem mobilidade. Mede 97 cm de altura e 60 cm de diâmetro.
6 Comunicação homem-máquina
6.1 Sintetizador de Voz
Atualmente os robôs são programados para executar a mesma operação durante um longo período. Portanto, a programação via teclado é de acesso prático e satisfatório.
Em um futuro próximo, devido ao uso mais geral dos robôs e a necessidade de maior flexibilidade, esta programação se tornará muito lenta e ineficiente.
Inúmeras pesquisas vêm acompanhando a relação que ocorre entre o ser humano e os computadores, tanto que a IHC (Interação Humano Computador) foi instituída para estudar a relação homem-computador.
Esta relação está tão presente que os computadores futuros serão projetados para reconhecimento da comunicação pela voz e pelo toque. Muitos esforços são investidos no avanço da área de reconhecimento de linguagem e análise da informação transmitida pela voz.
Os robôs ou os futuros computadores deverão atender às necessidades do usuário, reconhecê-las e entender sua linguagem verbal e não-verbal, já que a nossa linguagem usual ainda não é adequada para o relacionamento Homem-Máquina.
Os significados empregados ao termo máquina ou robô são pertinentes, pois o computador é uma máquina que ajuda o homem no desempenho de algum tipo de função com maior facilidade, justamente pelo fato do próprio computador ser uma interface e foi criado para desempenhar tarefas que o homem não pode desempenhar.
Uma grande prova da relação Homem-Máquina dentro da Internet são os chatterbots. Estes simulam uma conversa com um ser humano, chegando muitas vezes a parecer realmente uma conversa entre duas pessoas.
A criação do robô doméstico criado pela NEC para servir de companhia, principalmente a pessoas de terceira idade que vivem sozinhas. Ele tem sensores que os permite desempenhar diversas tarefas como, reconhecer mais de uma centena de comandos de voz e frases de seus donos, através de sintetizadores de voz.
6.2 Percepção
A inteligência é caracterizada também por aprender e responder a estímulos externos diversos, e para isso é preciso que o mecanismo a que se propõe dar inteligência tenha um conhecimento acerca do ambiente em que se encontra. A máquina deve saber se locomover sem bater em alguma coisa pelo caminho, manipular objetos sem esmagá-los ou deixá-los cair por excesso ou falta de força aplicada. Essas informações um dispositivo tem de obter do ambiente através dos sentidos.
6.3 Tato
Na área de biomedicina tem-se desenvolvido próteses para substituição de membros humanos, que, embora não seja considerado parte da robótica, futuramente poderão ser aproveitados para se construir um robô humanóide.
Neste sentido consiste basicamente em identificar o encontro de algum objeto com nossa pele, e isso é feito por milhares de minúsculos sensores que possuímos espalhados pelo corpo. Em um robô este sentido é implementado da mesma forma, utilizando-se sensores.
Um sensor simples ao ser pressionado envia um sinal indicando toque. Em uma mão mecânica pode-se colocar na ponta de cada dedo um destes sensores. Isso funcionaria como uma chave que ao sofrer pressão se fecha enviando um sinal indicando o toque.
Assim é possível para a máquina determinar quando "pegou" um objeto. A mesma abordagem pode ser usada para determinar se tocou em algum obstáculo pelo caminho, colocando esses sensores na sua base. Mas uma chave dessas deve sofrer uma certa pressão para ser fechada. Quando se trata de vários objetos de tipos diferentes, como será determinado que tipo de sensor a ser utilizado pelo robô? Este robô poderia esmagar um tomate se as chaves não se fechassem logo.
6.4 Visão
Dos nossos sentidos a visão é a mais complexa. Através dela pode-se obter grande número de informações num curto espaço de tempo. Apesar de todo avanço na pesquisa em ótica, neurofisiologia e outras áreas relacionadas, não se tem ainda um sucesso na implementação de sistemas de visão.
Não se conhece o suficiente sobre como funciona a visão, que é naturalmente um modelo para implementação. Hoje se consegue extrair imagens através de câmeras, contudo o modo como tratar as informações nelas contidas é um processo ainda muito complicado.
7 Robótica no setor industrial
Na época em que foram lançados, na década de 1960, os robôs eram caros e acessíveis a pouquíssimas empresas existentes em países mais desenvolvidos, principalmente no Japão e nos Estados Unidos. No entanto, a partir de 1976 começaram a baixar de preços de uma forma extremamente acelerada.
O grande responsável por esta brutal redução de custos que ocorreu na informática e na robótica é a microeletrônica. Com o avanço desta disciplina, por exemplo, foi possível colocar toda a capacidade do ENIAC, o primeiro computador à válvula desenvolvido em 1950, em uma pastilha de silício de menos de 0,5 cm2. Ressaltando que isso se consegue com velocidade de processamento muito superior e a um custo infinitamente menor.
Desta forma os microprocessadores, influenciaram diretamente a capacidade de todas as máquinas industriais, tendo impacto decisivo nas tecnologias associadas à robótica, permitindo que a capacidade de processamento de informações se multiplicasse de forma estrondosa, além de baratear o custo dos robôs, os tornou mais acessíveis.
A automação possibilita grandes incrementos na produtividade do trabalho, possibilitando que as necessidades básicas da população possam ser atendidas. Além de aumentar a produção, os equipamentos automatizados possibilitam uma melhora na qualidade do produto, uniformizando a produção, eliminando perdas e refugos.
A automação também permite a eliminação de tempos mortos, ou seja, permite a existência de "operários" que trabalhem 24 horas por dia sem reclamarem, que leva a um grande crescimento na rentabilidade dos investimentos.
A microeletrônica permite flexibilidade ao processo de fabricação, ou seja, permite que os produtos sejam produzidos conforme às tendências do mercado, evitando que se produza estoques de produtos invendáveis.
Fala-se em evolução dos robôs, mas não se pode esquecer dos impactos sociais que eles podem causar a sociedade. E quando se fala em impactos causados pela robótica o primeiro fator que nos vem à cabeça é o desemprego.
As transformações que ocorrem, causadas pelo advento dos robôs, muitas vezes podem não estar visíveis para grande parte das pessoas que não convivem no ambiente fabril, contudo a ascensão da robótica nas fábricas faz parte da mesma tendência que vem determinando, nos últimos anos, a crescente automatização dos bancos, do comércio e das empresas em geral, causados pelo advento da informática.
A população mundial de robôs vem dobrando a cada ano, a maioria dá expediente nas fábricas e logo estarão em toda parte. Os robôs devem existir para executar as tarefas que o homem não pode ou não quer realizar. Porém, isso não é realidade, o futuro estará cheio dessas máquinas que fazem muitas coisas bem melhor que o homem, não têm direitos trabalhistas, férias, salários, não adoecem e nem se quer precisam ir ao banheiro. Já existem robôs-bombeiros, robôs-mergulhadores e robôs-cirurgiões. Alguns são capazes até de aprender sozinhos.
8 Conclusão
As fábricas se apoderaram do conhecimento do artesão que foi quebrado em partes cada vez menores para que pudesse ser realizada de forma fácil, bastando para isso um pouco de treinamento, surgia neste momento o operário. O gerente passou a controlar o que cada trabalhador fazia em uma unidade de tempo por ele estabelecida.
As indústrias passaram a exigir do homem uma eficiência, precisão e uma destreza incansável nas linhas de produção. A repetição infinita e a precisão milimétrica desbancaram a qualidade de vida e a saúde do operário.
A unidade do conhecimento necessária para realizar uma tarefa foi colocada em máquinas. Assim, o conhecimento do artesão, acrescido da habilidade do operário foram depositados em máquinas que receberam o nome de robôs.
A idéia dos robôs tomou força com a necessidade de aumentar a produtividade, melhorar a qualidade dos produtos e conseqüentemente a exacerbação dos lucros.
O advento da tecnologia permitiu o desenvolvimento de robôs inteligentes substituindo a mão-de-obra do trabalhador e mudando o mercado de trabalho contemporâneo.
Estas mudanças beneficiam as empresas diminuindo gastos e agilizando processos, e criam o desemprego, gerando crises econômicas pela substituição do trabalho humano pelo automatizado.
Enquanto os cientistas buscam construir uma máquina com "Inteligência Artificial" capaz de agir e pensar como eles, os impactos sociais que os robôs podem causar assolam a sociedade moderna. As transformações estão visíveis nas fábricas, nos bancos, no comércio e nas empresas.
A população mundial de robôs vem dobrando a cada ano, a maioria dá expediente nas fábricas e logo estarão em toda parte. Os robôs devem existir para executar as tarefas que o homem não pode ou não quer realizar.
Os robôs podem ser desenvolvidos para aumentar a qualidade de vida do homem e não a comprometer como o que foi feito na revolução industrial com a tomada do conhecimento do artesão e o controle do operário, da tarefa e da relação de tempo entre eles pelo gerente. Para que o erro não seja repetido deve-se garantir pelo menos que o gerente seja um ser humano e não um robô.
9 Referências Bibliografias
[1] COG: ESTE ROBÔ É UM BEBÊ: revista superinteressante. São Paulo: Ed. 089, 1995.
[2] O ROBÔ QUE FICA DOENTE: revista superinteressante. São Paulo: Ed. 012, 1997.
[3] A MAIS HUMANA DAS MÁQUINAS: revista superinteressante. São Paulo: Ed. 011, 1997.
[4] NAVARRO, VL.; PADILHA, V. Dilemas do Trabalho no Capitalismo Contemporâneo. Disponível em: <http://www.scielo.br/scielo.php?pid=S0102-71822007000400004&script=sci_abstract&tlng=pt>. Acesso em: 12 de setembro de 2010.
[5] RAGO, Luzia Margareth e Moreira, Eduardo F. P. O que é taylorismo. São Paulo: Brasiliense, 2003.
[6] CATANHEDE, César. Organização do Trabalho. 9ª ed. São Paulo: Atlas, 1973.
[7] LODI, João Bosco. História da administração. São Paulo: Pioneira Thomson Learning, 2003.
[8] Percepção, Tato e Visão. Disponível na internet em: http://www.din.uem.br/ia/robotica/biblio.html. Consultado em 23 de Outubro de 2010.
[9] Robótica. Disponível na internet em: http://roboticalivre.aslgo.org.br/index.php?option=com_content&view=article&id=46&Itemid=60. Consultado em 23 de Outubro de 2010.
[10] Robótica. Disponível na internet em: http://www.din.uem.br/ia/robotica/. Consultado em 24 de Outubro de 2010.
[11] Cibernética e Robótica. Disponível na internet em: http://www.citi.pt/educacao_final/trab_final_inteligencia_artificial/cibernetica_e_robotica.html. Consultado em 24 de Outubro de 2010.
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