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Conclusões do Grupo de Trabalho para a Inovação (GTI) da AER Automation

Sistema operativo ROS marca o futuro da robótica industrial

Grupo de Trabalho de Inovação (GTI) da AER Automation

19/09/2023

O aparecimento de sistemas robóticos na indústria está a gerar uma procura crescente de necessidades de comunicação entre os múltiplos processos envolvidos. As ‘fábricas inteligentes’ já são um facto após o surgimento do 4.0, uma vez que reúnem aplicações robóticas cujo objetivo é conciso: acrescentar eficiência aos processos de produção. Neste contexto, o Sistema Operativo para Robôs (ROS, acrónimo do inglês Robot Operating System) assume uma importância estratégica. O Grupo de Trabalho para a Inovação (GTI) da AER Automation, efetuou uma análise exaustiva, cujas conclusões são apresentadas no documento Robot Operating System (ROS). Com este novo documento, a AER Automation – através dos seus grupos de trabalho – dá mais um passo em frente no seu objetivo de fornecer conteúdos valiosos aos seus membros e à indústria de automatização em geral.

O trabalho do GTI identifica o ROS como um “elemento comum e indispensável para o futuro da robótica.” O documento fornece informações sobre a origem e as características técnicas do ROS, bem como sobre as novas extensões (como o ROS2 e o ROS-Industrial). Inclui também uma seleção de estudos de casos que demonstram o seu potencial em diferentes contextos.

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Origens e evolução do ROS para se adaptar a diferentes casos de utilização

O ROS nasceu em 2007 na sequência de uma iniciativa de Keenan Wyrobek e Eric Berger, dois estudantes de doutoramento da Universidade de Stanford. Ambos identificaram a necessidade de criar um quadro flexível capaz de simplificar a programação e a interface entre robôs e dispositivos associados em diferentes plataformas: “Os anos seguintes excederam todas as expectativas”, explica o documento produzido pelo Grupo de Trabalho da AER: “As realizações no domínio da robótica foram partilhadas de forma reprodutível no ROS. A Fundação de Robótica de Código tornou-se a administradora do ROS após o encerramento da Willow Garage em 2014 e a comunidade ROS cresceu exponencialmente e até a indústria começou a participar na iniciativa”.

As aplicações ROS são compostas por vários processos independentes que partilham informações através de comunicações “fortemente tipadas.“O documento GTI recorda que”esta estrutura facilita o desenvolvimento de aplicações“e”torna o sistema robusto, uma vez que se isolam possíveis falhas informáticas”.

Ferramentas básicas e de alto nível para o desenvolvimento de aplicações robóticas

O documento descreve as principais ferramentas oferecidas por este sistema para o desenvolvimento de aplicações robóticas. Estas incluem definições padrão de mensagens úteis para sistemas robóticos e uma linguagem para a modelação de robôs. Por outro lado, o ROS também oferece ferramentas avançadas em áreas como a perceção, o planeamento de tarefas, a definição do comportamento do robô, as trajetórias do robô manipulador e a localização e mapeamento de robôs móveis, entre outras.

ROS-Industrial e ROS2: as evoluções do sistema operativo para responder às novas necessidades de automatização

“O ROS tem sido, desde há muitos anos, o sistema mais utilizado para a programação de robôs em ambientes académicos e de investigação”, refere o documento, e, com o objetivo de transferir os desenvolvimentos do ROS para a robótica e a automatização industriais, foi criado o ROS-Industrial. Este último utiliza o ROS como base, à qual acrescenta funcionalidades e pacotes. Por esta razão, “o ROS-Industrial pode ser entendido, em muitos aspetos, como desenvolvimentos adicionais ao próprio ROS, bem como um compêndio de atividades de apoio”.

O documento descreve igualmente três eixos fundamentais do ROS-Industrial:

  • Identificar os requisitos da robótica industrial e da automatização e trabalhar para os integrar no ecossistema ROS
  • Transferência e institucionalização dos conceitos de qualidade do código fonte no ROS
  • Atividades de apoio, formação e divulgação.
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Foi precisamente a aplicação do ROS no domínio industrial que levou à criação do ROS2: “Por volta de 2014, para poder implementar de forma mais adequada estas novas exigências (...) e dar um melhor apoio ao mundo industrial e às suas necessidades, foi decidido dar um salto e iniciar a implementação do ROS2”.

Tal como no caso do ROS-Industrial, o ROS2 nasce e desenvolve-se a partir do ROS. Uma das principais diferenças é a adoção do DDS (Data Distribution Service) como camada de comunicações.

Um documento para analisar as tendências do ROS e facilitar a sua utilização

Consciente da importância do ROS no futuro da robótica, o Grupo de Trabalho Inovação da AER compilou uma coleção de recursos de aprendizagem e fóruns relacionados com o ROS, com o objetivo de facilitar a formação e o acesso a este sistema operativo. O documento apresenta também estudos de casos e explica aplicações em que o ROS é uma ferramenta útil. Estas incluem a arquitetura de controlo genérica baseada no ROS para um desenvolvimento mais rápido e simplificado de novas aplicações robóticas, ou a célula robótica para o acabamento superficial de peças.

Os casos de aplicação analisados demonstram, de acordo com o documento, “o seu potencial em diferentes contextos”. A constante evolução tecnológica em que estamos imersos torna difícil prever como será o mundo da robótica a médio e a longo prazo. No entanto, o desempenho do ROS faz dele o presente e o futuro no domínio da robótica: “Dada a atual difusão, é previsível que o ROS venha a liderar o caminho, quer com as suas características atuais, quer com possíveis variantes delas derivadas”.

O GTI identifica o ROS como um “elemento comum e indispensável para o futuro da robótica”

A Fundação de Robótica de Código tornou-se a administradora do ROS após o encerramento da Willow em 2014 e a comunidade ROS cresceu exponencialmente

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