Metodologia para Implantação de Laboratórios Remotos Via Internet na Área de Automação da Manufatura Alberto J. Álvares João Carlos Espíndola Ferreira

Metodologia para Implantação de Metodologia para Implantação de Laboratórios Remotos Via Internet na Laboratórios Remotos Via Internet na

Área de Automação da ManufaturaÁrea de Automação da Manufatura

Alberto J. ÁlvaresJoão Carlos Espíndola Ferreira

GRACO - Grupo de Automação e Controle -UnBGRIMA – Grupo de Manufatura Integrada - UFSC

[email protected] 19/05/2003

GRACOGRIMA

1. Introdução1. Objetivo

2. Laboratórios: Remoto e Virtual

3. Teleoperação

2. Metodologia Proposta

3. Sistemas Desenvolvidos: Validação 1. Robótica: RobWebCam, RobWebLink, Robôs Movel MRL e

Nomad

2. Telemanufatura: WebOxicorte, WebCapp e Modelagem 3D.

4. Conclusão

Sumário

GRACO/GRIMAhttp://AlvaresTech.com

Introduçãohttp://AlvaresTech.comObjetivo

• Atividades de laboratório: presencial ou sob a óptica do EAD.• Necessário Mecanismos e metodologias que viabilizem a sua

execução de forma remota.• Propor uma Metodologia para implantação de laboratórios

controlados via Internet num contexto de Ensino a Distância.• Experimentos remotos na área de automação da manufatura e

robótica:– máquinas-ferramenta CNC, CLP, instrumentação, robôs industriais, robôs

móveis, sistemas CAD/CAPP/CAM, FMC e FMS, entre outros.

• Equipamentos caros e nem sempre estão disponíveis nos laboratórios das universidades e escolas técnicas brasileiras.

• Disponibilidade de laboratórios que permitam a realização de experimentos remotos:– Cluster de Laboratórios Compartilhados entre instituições de ensino.

Introduçãohttp://AlvaresTech.com

Laboratórios Virtuais e Remotos• Os laboratórios virtuais são simulações de dispositivos

físicos por meio de software. Estes podem ser considerados demos interativos sofisticados .

• Os laboratórios remotos permitem que experimentos reais do laboratório sejam controlados remotamente através de uma conexão Internet via Web, por exemplo.


Laboratório Remoto: Teleoperação• Teleoperação é definida como o controle contínuo e direto de um

teleoperador/teleoperator.• Teleoperador é um manipulador que requer comandos ou

supervisão de um operador humano remoto.• Telepresença refere-se à intensa utilização de realimentação

sensorial para a teleoperação, fornecendo realismo para o operador em uma abordagem idealizada de "presença a distância".

• Classificação:– controle manual sem auxílio computacional; – controle manual com significativo auxílio ou transformação

computacional; – controle supervisório com predomínio do controle realizado pelo

operador humano; – controle supervisório com predomínio do controle realizado pelo

computador; – controle completamente automático, onde os operadores humanos

observam o processo sem intervenções.


Teleoperação - TeleRobótica


Modelos de Teleoperação• Modelo Mestre-Escravo: Neste caso, o operador humano observa o ambiente

de trabalho remoto através de um sistema de vídeo e manipula o braço robótico mestre por meio de um ``console'', que controla o braço escravo no local remoto.

• Modelo de Telepresença: A meta final desses sistemas é fazer o operador sentir-se presente no local de trabalho remoto, obtendo-se assim melhores condições de realização de tarefas..

• Modelo Professor-Aluno: Dado que o aprendizado de sistemas computacionais é uma das áreas mais difíceis na inteligência artificial, o modelo professor-aluno define como função de professor ao operador humano, e assume que o ``aluno'' robô possui inteligência suficiente para reconhecer e atuar em uma situação já aprendida.

• Modelo Supervisor-Companheiro: Um robô baseado em sensores não deve simplesmente repetir os movimentos do operador humano, como no modelo mestre-escravo. Neste caso, o operador humano serve como um supervisor, ao invés de projetar-se no ambiente remoto.

– Com relação ao Ambiente:• Ambiente Remoto Totalmente Modelado• Ambiente Remoto Parcialmente Modelado• Ambiente Remoto Desconhecido


Telepresença

• O termo telepresença refere-se ao uso de tecnologia para estabelecer o sentido de presença compartilhada ou de espaço compartilhado entre membros de um grupo, geograficamente separados. Isto envolve o conceito de presença em dois espaços: o da pessoa e o da tarefa.

É definida como uma técnica avançada de interface, onde o usuário pode realizar imersão, navegação e interação em um ambiente sintético tridimensional gerado por computador, utilizando canais multi-sensoriais.

Realidade Virtual (VR)



Modelo Cliente-Servidor• É um modelo de sistemas distribuídos que mostra como os

dados e processamentos são distribuídos entre um conjunto de processadores: – um conjunto de servidores independentes que oferecem serviços para

outros sub-sistemas; – um conjunto de clientes que requisitam serviços oferecidos pelos

servidores; – uma rede de computadores que permite que os clientes acessem esses

serviços

Metodologiahttp://AlvaresTech.com

Teleoperação Via Internet• Acesso Remoto via "Telnet": conexão direta do

usuário via interface telnet ou ssh (textual). • Programação CGI, Common Gateway Interface, com

base em páginas HTML é a abordagem mais utilizada. Uma alternativa é a utilização de JavaServlets.

• Cliente Java utilizando servidores genéricos HTTP e servidores específicos via Sockets: solicitações via CGI ou Servlets.

Solução Comercial: Uso do LabView ou de um Sistema Supervisório compartilhando as informações de TAGs via Banco de Dados e posterior publicação na Web.

Metodologia: Laboratórios Remotos utilizando a Internet como link de

comunicação

Metodologia: Laboratórios Remotos utilizando a Internet como link de

comunicação • Arquitetura Cliente/Servidor;

• Utilizando o Protocolo HTTP (Hypertext Transfer Protocol);

• Servidor WWW convencional (CERN, NCSA ou APACHE);

• Interface multimídia;

• Cliente WWW (browser) como o Netscape, Arena ou Internet Explorer.


Servidor WWW: Servidor WebCam e Servidor de Teleserviços Industriais (WebRobot)

• WebRobot: Disponibilização de funções de controle remoto do objeto teleoperado:– Servidor WebRobot: funções de controle remoto do

objeto teleoperado.

• WebCam: Visualização do objeto teleoperado, através de vídeo e/ou imagem:– Servidor WebCam: visualização do objeto

teleoperado.


Servidor HTTP: Módulos WebCam e WebRobot EQUIPAMENTOS – Robô e Câmera

Controle Dados, Status, Vídeo

SolicitaServiço

Programas CGITeleoperação

VídeoStatus

CGI – ProgramasServidor

WebRobot

CGI – ProgramasServidorWebCam

ServiçosTeleoperação

Realimentação:Vídeo e Texto

BrowserWWW


RESTRIÇÕES DO PROTOCOLO INTERNET - TCP/IP • A Rede Internet apresenta largura de banda

heterogênea (Intranet menos problemático);• Taxas de transmissão não determinísticas; • O delay (atraso) é inerente ao protocolo TCP;• Resolução desta restrição: adicionar algum grau

de autonomia para a aplicação;• É obtido localmente no Servidor WebRobot, que

deve monitorar estas condições limites (emergências e perigo iminente).


http://www.graco.unb.br/robwebcamhttp://www.graco.unb.br/robwebcam

Aplicaçõeshttp://AlvaresTech.com

Sistema RobWebLink: Interface com o Usuário Aplicações

http://AlvaresTech.com

Implementação física - Robô MRL 1.00


http://robomovel.graco.unb.br

Arquitetura Nomad:

Modelo Cliente-Servidor

Programação C + Java

Servidores específicos:

Movimentos

Imagens

http://nomad.graco.unb.br


Sistema de Telemanufatura: WebOxicorte • Telemanufatura do Processo de Oxi-Corte via Internet

voltado para à máquina de Oxi-corte AutoCut 2.5L da White Martins com CNC MCS-520: – Ambiente CAD/CAPP/CAM: GUI para Modelagem

by Features.– Ambiente de Teleoperação: GUI para Teleoperação.


GUI: CAD/CAPP/CAM


GUI: Teleoperação


CAPP Variante Baseado na Web• Servidor HTTP, PHP (Personal Home Page Tools) e MySql/SQL• http://WebCAPP.graco.unb.br

CAD Por Features: ACIS/VRML – Modelagem Sólidahttp://einstein.grucon.ufsc.br

CONCLUSÃO• Empecilhos à tecnologia de teleoperação via Internet: largura de

banda existente na rede > tempo de espera. • Formação de Cluster de Laboratórios compartilhados: Internet

II. • Aplicações demonstram a viabilidade do uso de laboratórios

remotos via Internet em EAD.• Uso Internet: laboratórios sejam amplamente disponível para

usuários, sem limitações geográficas com baixo custo. • Maior largura de banda da Internet irá viabilizar aplicações em

tempo real no futuro, como menos restrições.• National Instruments desenvolve sistemas de teleoperação e

instrumentação remota via Internet para aplicação em Automação Industrial usando LabView.

• Volkswagem: laboratórios remotos para testes de motores visando a diminuição de custos e compartilhamento de sua estrutura laboratorial entre a matriz na Alemanha e sua filial no México.

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