Robótica e Ajustes de Jacobianos
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Questions and Answers

Qual é a fórmula correta para o cálculo do determinante de um Jacobiano $J$ na forma de uma matriz $2 imes 2$?

  • $det(J) = J_{21} imes J_{12} - J_{11} imes J_{22}$
  • $det(J) = J_{11} + J_{22} - J_{21} - J_{12}$
  • $det(J) = J_{11} imes J_{22} - J_{21} imes J_{12}$ (correct)
  • $det(J) = J_{11} imes J_{22} + J_{21} imes J_{12}$

Quando o Jacobiano não é quadrado, que tipo de solução podemos utilizar?

  • Usar uma matriz de identidade para simplificar os cálculos.
  • Aplicar o método de Gauss-Jordan para encontrar a inversa.
  • Utilizar a função pseudo-inversora para uma solução aproximada. (correct)
  • Solucionar diretamente utilizando a inversa do Jacobiano.

Em qual ano o termo 'Robota' foi introduzido por Karel Čapek?

  • 1926
  • 1921 (correct)
  • 1984
  • 1942

Qual é o principal objetivo do planeamento nas juntas de um veículo autónomo?

<p>Minimizar variações bruscas no controle dos motores. (A)</p> Signup and view all the answers

Qual é a primeira das Leis de Robótica de Asimov?

<p>Um robô não pode ferir um ser humano. (B)</p> Signup and view all the answers

Qual das opções a seguir representa uma equação correta para a trajetória de um ponto circular em função do tempo?

<p>$x(t) = r ext{cos}(wt)$ e $y(t) = r ext{sen}(wt)$ (D)</p> Signup and view all the answers

Qual das seguintes definições é considerada uma definição comum de robô industrial?

<p>Um manipulador multi-funcional programável. (D)</p> Signup and view all the answers

Qual é a fórmula para a inversa de uma matriz Jacobiana $J$?

<p>$J^{-1} = rac{Adj(J)}{det(J)}$ (A)</p> Signup and view all the answers

Qual é uma característica dos robôs móveis em comparação aos robôs industriais?

<p>Eles possuem a capacidade de se deslocar de forma autônoma. (C)</p> Signup and view all the answers

Qual elemento de um manipulador é responsável por gerar movimento?

<p>Atuador (D)</p> Signup and view all the answers

Qual das seguintes opções não é uma categoria principal de robôs?

<p>Robôs educacionais (D)</p> Signup and view all the answers

Qual a principal diferença entre automação rígida e automação flexível?

<p>Automação rígida realiza sempre a mesma tarefa. (B)</p> Signup and view all the answers

Quais são os componentes principais do braço de um manipulador?

<p>Elos e punho (C)</p> Signup and view all the answers

Quais das seguintes funcionalidades são atribuídas ao LIDAR?

<p>Detecção de proximidade (C), Detecção de objetos (D)</p> Signup and view all the answers

Qual a vantagem do uso de lasers em comparação com outros métodos de medição?

<p>Estreita largura de banda (B)</p> Signup and view all the answers

O que descreve melhor o processo de 'Scan Matching' com LIDAR 2D?

<p>Cálculo iterativo de deslocamento e orientação (A)</p> Signup and view all the answers

Qual das seguintes opções não é uma força do Radar?

<p>Detecção em 3D (C)</p> Signup and view all the answers

Qual das afirmações é verdadeira sobre a funcionalidade do LIDAR?

<p>Estimativa de distâncias e localização (D)</p> Signup and view all the answers

O que melhor descreve a relação entre a largura de feixe e a discriminação espectral em lasers?

<p>Largura de feixe pequena permite boa discriminação espectral (C)</p> Signup and view all the answers

Quais são as três perguntas principais que definem o problema de navegação?

<p>Onde estou? Para onde vou? Como posso chegar lá? (B)</p> Signup and view all the answers

Qual das seguintes tecnologias utiliza a reflexão de um feixe para medir distâncias?

<p>LIDAR (A)</p> Signup and view all the answers

Qual é a fórmula correta para calcular a velocidade angular do robô?

<p>$ω(t) = rac{V_R(t) - V_L(t)}{D}$ (C)</p> Signup and view all the answers

No modelo cinemático de robôs com rodas, como é calculado o raio de curvatura da trajetória do robô?

<p>$R = rac{V_R(t) + V_L(t)}{V_R(t) - V_L(t)}$ (A)</p> Signup and view all the answers

Quais são as etapas do princípio geral do planejamento de caminhos?

<p>Pré-processamento e processamento de busca (B)</p> Signup and view all the answers

Qual afirmativa é verdadeira sobre o método de decomposição em células?

<p>Divide o espaço em regiões menores para simplificar o cálculo do caminho. (A)</p> Signup and view all the answers

Como é definido o conceito de "CIC" no contexto de robôs com rodas?

<p>$CIC = rac{2 * R * sin(θ)}{y - R * cos(θ)}$ (C)</p> Signup and view all the answers

Qual é a principal diferença entre o planeamento global e local?

<p>O planeamento local não exige um destino final. (C)</p> Signup and view all the answers

Qual a função do campo de potencial em sistemas de navegação de robôs?

<p>Auxiliar na determinação da melhor trajetória para o destino. (B)</p> Signup and view all the answers

O que representa um mínimo local em um campo de potencial?

<p>Um ponto onde a potencial é mínima em todas as direções. (B)</p> Signup and view all the answers

Em um sistema de controle de trajetória, qual é a função das leis de controle?

<p>Corrigir continuamente a trajetória com base em medidas sensoriais. (B)</p> Signup and view all the answers

Qual é a forma correta da função de energia de atração em um campo potencial?

<p>$U_{att}(P) = rac{1}{2} K_{att} ||P - P_{att}||^2$ (D)</p> Signup and view all the answers

O que é requerido para o planeamento local na navegação robótica?

<p>Sensores para evitar obstáculos. (B)</p> Signup and view all the answers

Na metodologia de pre-processamento, qual é a primeira etapa?

<p>Definir o campo sobre o espaço de configuração do robô. (D)</p> Signup and view all the answers

Qual das opções descreve o Vector Field Histogram (VFH)?

<p>Gera uma estrutura bidimensional por ângulo. (C)</p> Signup and view all the answers

Qual das seguintes afirmações sobre translações e rotações é verdadeira?

<p>Translações e rotações são comutativas. (A)</p> Signup and view all the answers

Qual é a forma correta da matriz de rotação em relação ao eixo z?

<p>$rot_z(θ) = egin{bmatrix} cos θ &amp; -sin θ &amp; 0 &amp; 0 \ sin θ &amp; cos θ &amp; 0 &amp; 0 \ 0 &amp; 0 &amp; 1 &amp; 0 \ 0 &amp; 0 &amp; 0 &amp; 1 \end{bmatrix}$ (B)</p> Signup and view all the answers

O que representa a notação $Q = g(P)$ na cinemática inversa?

<p>A transformação de posições no espaço das juntas para o espaço cartesiano. (B)</p> Signup and view all the answers

Como é definida a transformação de comprimento de elo $a_i$?

<p>$a_i = (z_i O x_i)$ onde $O_i$ é a interseção de $z_{i-1}$ e $x_i$ (C)</p> Signup and view all the answers

Qual é a matriz para uma rotação em 3D ao redor do eixo x?

<p>$rot_x(θ) = egin{bmatrix} 1 &amp; 0 &amp; 0 &amp; 0 \ 0 &amp; cos θ &amp; -sin θ &amp; 0 \ 0 &amp; sin θ &amp; cos θ &amp; 0 \ 0 &amp; 0 &amp; 0 &amp; 1 \end{bmatrix}$ (D)</p> Signup and view all the answers

Na relação entre ângulo da junta e as coordenadas das juntas, como é definido o ângulo $θ_i$?

<p>$θ_i = *(x_{i-1}, x_i) - z_{i-1}$ (D)</p> Signup and view all the answers

O que representa a operação $T_w = (T_R)^{-1}$?

<p>A transformação de N para R. (C)</p> Signup and view all the answers

Qual é a definição correta de um vetor de posição no espaço cartesiano?

<p>$P = egin{bmatrix} x \ y \ z \ 1 \end{bmatrix}$ (C)</p> Signup and view all the answers

Flashcards

Origem do termo "robô"

O termo "robô" tem origem na palavra eslava "Robota", que significa "trabalho forçado" ou "escravo". Foi introduzido em 1921 pelo escritor tcheco Karel Čapek.

Leis da Robótica de Asimov

As Leis da Robótica foram criadas pelo escritor de ficção científica Isaac Asimov em 1942. Elas estabelecem um conjunto de regras para o comportamento de robôs em relação aos humanos.

Definição comum de robô (industrial)

Um dispositivo eletromecânico programável, capaz de executar uma variedade de tarefas. É caracterizado por sua capacidade de ser reprogramado para diferentes funções.

Robôs Industriais

São robôs projetados para realizar tarefas específicas dentro de ambientes industriais, como manipulação de objetos e transporte de materiais.

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Robôs Móveis

Robôs capazes de se mover livremente em diferentes ambientes, como veículos terrestres, aéreos e aquáticos.

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Automação Flexível

Uma categoria de automação que permite executar diversas funções em um único sistema, tornando a produção mais versátil.

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Elementos do Manipulador

O manipulador é a parte do robô que corresponde ao braço e à mão. É composto por elos, juntas, punho e atuadores.

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Sensores em Robôs

Os sensores são componentes essenciais dos robôs, responsáveis por coletar dados sobre o ambiente, como distância, temperatura e posição.

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Composição de Transformações

É a operação de aplicar sucessivamente duas ou mais transformações geométricas, sendo a ordem de aplicação importante.

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Transformação Geométrica

É definida como a transformação que multiplica todos os pontos por uma matriz específica, alterando a posição e orientação do objeto.

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Translação 3D

Em 3D, é uma transformação que move um objeto ao longo de um eixo sem mudar sua orientação.

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Rotação 3D

É uma transformação que gira um objeto em torno de um eixo fixo.

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Comutatividade de Transformações

É a aplicação de uma transformação geométrica em um objeto, seguida de outra transformação diferente. A ordem não muda o resultado final.

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Transformação Rígida

É uma transformação que combina uma rotação e uma translação.

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Cinemática Direta

É o processo de obter as coordenadas de um ponto no sistema de coordenadas de referência a partir de suas coordenadas no sistema de coordenadas do objeto.

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Cinemática Inversa

É o processo inverso da cinemática direta. É a determinação da posição e orientação das juntas de um objeto, dada a posição e orientação do seu efetor final.

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Matriz Jacobiana (J)

A matriz Jacobiana relaciona as velocidades das juntas do robô com as velocidades do efetor final. Representa a relação entre o espaço das juntas e o espaço operacional.

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Matriz Jacobiana Inversa (J⁻¹)

A matriz Jacobiana inversa é usada para calcular as velocidades das juntas a partir das velocidades do efetor final. Permite controlar o robô definindo as velocidades desejadas para o efetor final.

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Planeamento de Trajetórias (Juntas)

O planeamento de trajetórias no espaço das juntas visa minimizar as variações bruscas no controlo dos motores, garantindo um movimento suave do robô.

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Planeamento de Trajetórias (Espaço Operacional)

O planeamento de trajetórias no espaço operacional define a posição e o tempo da ponta do robô, garantindo que o efetor final siga uma trajetória específica.

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Primeiros Veículos Autónomos

Um veículo telecomandado foi apresentado em 1921, sendo o primeiro passo para a evolução de veículos autónomos. Em 1925, surgiu o primeiro carro sem condutor, controlado por rádio.

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O que é o CIC (Centro Instantâneo de Curvatura)?

O CIC (Centro Instantâneo de Curvatura) para um robô com rodas é o ponto em relação ao qual o movimento do robô é instantaneamente de rotação pura.

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O que é o raio de curvatura de um robô com rodas?

O raio de curvatura do robô é a distância entre o CIC e o centro do robô.

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O que é a velocidade angular de um robô com rodas?

A velocidade angular do robô é a taxa de variação do ângulo de orientação do robô em relação ao tempo.

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O que é a velocidade do ponto médio de um robô com rodas?

A velocidade do ponto médio é a velocidade do centro do robô em relação ao tempo. É a média das velocidades das duas rodas.

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O que é o Ackerman drive?

O Ackerman drive é um sistema de direção usado em veículos com eixo traseiro rígido, onde as rodas dianteiras giram em ângulos diferentes para permitir curvas suaves.

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Campos de Potencial

Um método de navegação para robôs que usa um campo potencial para guiar os robôs para seu destino e evitar obstáculos. O campo potenical é uma função matemática que define a atração ou repulsão sobre o robô em cada ponto do espaço.

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Mínimo Local

Um ponto no campo de potencial onde a força do potencial é mínima. Isso pode ser causado por uma combinação de repulsão por obstáculos e atração pelo destino.

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Potencial de Repulsão

Define a força de repulsão de cada obstáculo.

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Potencial de Atração

Define a força de atração do destino.

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Cálculo do Campo Potencial

O processo de calcular o campo potencial usando as equações de potencial de atração e repulsão.

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Planeamento Local

Um método de navegação local que usa informações sensoriais para se ajustar ao ambiente e evitar obstáculos.

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Vector Field Histogram (VFH)

Uma técnica de navegação local que usa um histograma de vetores para criar um campo potenical.

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Gradiente do Potencial

Em um campo de potencial, o gradiente indica a direção da maior mudança no potencial.

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O que é RADAR?

Um sistema que usa ondas eletromagnéticas para detectar objetos. Emite um sinal e analisa o sinal refletido para identificar a distância, a velocidade e outras informações.

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O que é LIDAR?

Um sistema que usa pulsos de luz para detectar objetos. Detecta a distância, a velocidade e a forma de objetos, criando uma visão 3D do ambiente.

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O que é LASER?

Um feixe de luz intensa e monocromático, ou seja, de apenas uma cor.

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Como funciona o método de tempo de voo (Time of Flight) para medir distâncias?

Uma técnica de medição de distância que utiliza um LASER para medir o tempo que o feixe de luz leva para refletir em um objeto e retornar ao sensor.

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O que é um Scan LASER 2D?

Uma técnica para gerar um scan 2D do ambiente usando um LASER. O sensor varre o ambiente, medindo a distancia até cada ponto e criando um mapa de pontos.

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O que é Scan Matching?

Um processo que alinha scans 2D sucessivos, utilizando uma série de cálculos matemáticos e comparações. Isso permite obter uma visão mais completa do ambiente e reconstruir a trajetória de um robô.

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O que é reconstrução 3D realista?

Criar um modelo 3D do ambiente usando os dados coletados por sensores de distância, como o LIDAR, juntamente com a informação de intensidade da luz. Essa técnica permite criar um modelo visualmente realista.

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O que é 'Planeamento' em robótica?

O planejamento de rotas/trajetórias para robôs em movimento. É importante considerar a localização, o destino e os obstáculos ao longo do caminho para garantir um movimento eficiente e seguro.

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Study Notes

História de Robótica

  • O termo "robô" vem da palavra eslava "robota", traduzida como trabalho forçado ou escravo.
  • Foi introduzido em 1921 por Karel Capek.
  • A palavra foi traduzida e adaptada ao português como "robô".
  • A ficção científica, particularmente o filme "Metrópolis" de Fritz Lang (1926), popularizou o termo e a imagem do robô.

Definições de Robô (Industrial)

  • O conceito de robô industrial é um dispositivo eletromecânico preprogramado para diversas funções.
  • Um robô industrial é visto como um braço mecânico programável para executar muitas tarefas diferentes.
  • O Instituto de Robótica da América (RIA) define robô como um manipulador multifuncional programável para mover componentes.
  • A norma internacional ISO 8373 (1994) define um robô industrial como um manipulador multifuncional, controlado automaticamente e reprogramável, com três ou mais eixos. O movimento ou funções auxiliares podem ser alterados sem mudanças físicas.

Categorias Principais de Robôs

  • Robôs industriais
  • Manipuladores
  • Veículos autônomos guiados (AGVs)
  • Robôs móveis (terrestres, aéreos, aquáticos)

Elementos de Manipuladores

  • Braço
  • Punho
  • Elos
  • Juntas
  • Controlador
  • Atuadores
  • Sensores

Tipos de Automação

  • Rigida
  • Flexível

Aplicações Tradicionais de Manipuladores

  • Pintura
  • Soldagem
  • Corte a jato de água

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Teste seus conhecimentos sobre robótica, incluindo o cálculo de determinantes de Jacobianos e os princípios fundamentais da robótica. Explore conceitos como leis da robótica de Asimov e as diferenças entre tipos de robôs. Este quiz é ideal para estudantes e entusiastas da área de engenharia e automação.

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