Resumo da revista "robótica" 80 by Revista Robotica

[ FICHA TÉCNICA ] DIRECTOR J. Norberto Pires, Departamento de Engenharia Mecânica, Universidade de Coimbra, jnp@robotics.dem.uc.pt CORPO EDITORIAL

680ò5,2

A. Loureiro, DEM UC; A. Traça de Almeida, DEE ISR UC; C. Couto, DEI U. Minho; J. Dias, DEE ISR UC; J.M. Rosário, UNICAMP; J. Sá da Costa, DEM IST;

J. Tenreiro Machado, DEE ISEP; L. Baptista, E. Naútica, Lisboa; L. Camarinha Matos, CRI UNINOVA; M. Crisóstomo, DEE ISR UC; P. Lima, DEE ISR IST; V. Santos, DEM U. Aveiro COLABORAÇÃO REDACTORIAL J. Norberto Pires, F. Abrate, B. Bona, M. Indri, S. Rosa, F. Tibaldi,

Luís Lemos, Luís Paulo Reis, Vítor Santos, Pedro Lacerda Vale, Miguel Malheiro, Alberto Ruﬁno, Filipe Apóstolo, Filipe Amarelo, Ricardo Sá e Silva e Helena Paulino COORDENADOR EDITORIAL Ricardo Sá e Silva, Tel. 225 899 628 r.silva@robotica.pt DIRECTOR COMERCIAL

Júlio Almeida, Tel. 225 899 626 j.almeida@robotica.pt CHEFE DE REDACÇÃO Helena Paulino h.paulino@robotica.pt ASSESSORIA Miguel Ferraz m.ferraz@robotica.pt DESIGN Luciano Carvalho Publindústria, Lda.

WEBDESIGN Martino Magalhães m.magalhaes@robotica.pt ASSINATURAS Tel.: +351 220 104 872

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REDACÇÃO, PROPRIEDADE E ADMINISTRAÇÃO

Publindústria, Produção de Comunicação Lda, Empresa Jornalística Reg. n.º 213163, Praça da Corujeira, 38, Apartado 3825, 4300-144 PORTO, Tel. 225 899 620, Fax 225 899 629 www.publindustria.pt | e-mail: geral@publindustria.pt REPRESENTAÇÃO EM ESPANHA ANUNTIS INTEREMPRESAS, S.L. Tel. +34 93 6802027, Fax +34 93 6802031, www.metalunivers.com | e-mail: mluna@interempresas.net PUBLICAÇÃO PERIÓDICA: Registo n.º 113164

DA MESA DO DIRECTOR Por uma república refundada ARTIGOS TÉCNICOS [4] Three-State Multirobot Collaborative Localization in Symmetrical Environments [10] Light 3D Mapping for Search and Rescue Operations COLUNA: SOCIEDADE PORTUGUESA DE ROBÓTICA Alguns Desaﬁos Próximos da Sociedade Portuguesa de Robótica ESPAÇO QUALIDADE Implementação da NP 4457/2006 SECÇÃO DE INSTRUMENTAÇÃO Velocidade: Turbina; Ultrasónico; Vortex ACTUALIDADE Notícias da Indústria DOSSIER Automação de Processo INFORMAÇÃO TÉCNICO-COMERCIAL [46] OMRON: Soluções Omron - Regulação e Controlo de Processo [48] IGUS: Mais Rápido e Sem Desperdício de Movimentos [50] F.FONSECA, S.A.: WirelesshartTM - Rede de Comunicação Hart Sem Fios! [52] SCHUNK INTEC, S.L.: 30 Anos de Garantia com Tecnologia Avançada em Pinças Pneumáticas [54] TROPIMÁTICA®: Ferramentas de Apoio à Utilização de Robots Industriais [56] TESTO PORTUGAL: Medição Precisa do Ar Climatizado em Edifícios e Baixos Custos Operacionais [58] SIEMENS, S.A.: O Sistema de Controlo Distribuído (Dcs) da Siemens, o Simatic Pcs 7, é muito mais do que um Dcs Tradicional [60] PHOENIX CONTACT: Relé de Segurança Programável Trisafe [62] SA – SOLUÇÕES EM AUTOMAÇÃO, S.A.: See Electrical V5R1: Nova Versão, Mais Inteligente [64] LUSOMATRIX: Vantagens da Bridgelux na Indústria da Iluminação [65] ACONTROL: Mnestis – Your Decision Maker [68] NORD DRIVESYSTEMS PTP, LDA.: As Funções Inteligentes dos Variadores de Frequência da Nord [70] IGUS: Reduza Tempos de Paragem REPORTAGEM [72] Promover para Crescer na Inovação na EMAF [74] Bombeiros Apagam Incêndios na Guarda ESPECIAL BIEMH 2010 Desaﬁar a Crise na BIEMH 2010 TABELA COMPARATIVA Sensores e Transdutores de Pressão BIBLIOGRAFIA PRODUTOS E TECNOLOGIAS Novidades da Indústria FEIRAS E CONFERÊNCIAS Calendário FEIRAS Eventos e Formação LINKS Robótica em Portugal

ISSN: 0874-9019 TIRAGEM: 5000 exemplares Os trabalhos assinados são da exclusiva responsabilidade dos seus autores.

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DA MESA DO DIRECTOR

Por uma repĂşblica refundada J. Norberto Pires Prof. da Universidade de Coimbra CEO do Coimbra InovaĂ§ĂŁo Parque

Segundo dados do Eurostat (relativos a 2008) o PIB per capita (PIB PC) portuguĂŞs ĂŠ cerca de 72% do PIB PC mĂŠdio europeu (EU 27, 100%). HĂĄ cerca de dez anos atrĂĄs era de cerca de 80% da mĂŠdia comunitĂĄria. Considerando as actuais taxas de crescimento, a projecĂ§ĂŁo para 2028 mostra que o PIB PC portuguĂŞs serĂĄ 56% da mĂŠdia comunitĂĄria e Portugal serĂĄ o Ăşltimo da tabela de todos os paĂses europeus. Ou seja, seremos o paĂs mais pobre da comunidade, e continuaremos a divergir da mĂŠdia comunitĂĄria. Para convergir e atingir a mĂŠdia comunitĂĄria em 2028, Portugal teria de inverter a situaĂ§ĂŁo e crescer em mĂŠdia 3.86% ao ano, ou seja, passar de taxas de crescimento mĂŠdias inferiores a 1% para taxas superiores a 3%. Como conseguir este objectivo? A Ăşnica forma parece ser resolver de forma decisiva e sustentĂĄvel as desvantagens que nos sĂŁo apontadas, e que se relacionam com a atitude dos portugueses (qualidade da formaĂ§ĂŁo secundĂĄria e superior, qualidade da formaĂ§ĂŁo cientĂďŹ ca), capacidade empreendedora das empresas e instituiĂ§Ăľes (investimento privado em R&D, patentes), ďŹ&#x201A;exibilidade do mercado de trabalho e das leis de trabalho, tamanho do mercado interno (o espaĂ§o lusĂłfono tem de ser aproveitado), justiĂ§a, aspectos organizativos (serviĂ§os pĂşblicos, simpliďŹ caĂ§ĂŁo de procedimentos), e disponibilidade de recursos humanos avanĂ§ados (baixa disponibilidade de cientistas e engenheiros no mercado, o que ĂŠ ainda agravado pela tendĂŞncia crescente de saĂda dos melhores quadros para o estrangeiro â&#x20AC;&#x201C; brain drain). Apesar disto tudo, o paĂs insiste em ser Lisboa e arredores. Concentra a sua capacidade de investimento na capital do paĂs, com duplicaĂ§ĂŁo de infra-estruturas e meios, desmerecendo e desprezando o resto do paĂs que empobrece gradualmente. O centro de Portugal tem um PIB per capita de 62% da UE, ou seja, inferior Ă mĂŠdia nacional. AliĂĄs, sĂł a regiĂŁo de Lisboa tem valores superiores Ă mĂŠdia europeia (104% da UE), apesar de estar gradualmente em queda. Ă&#x2030; necessĂĄrio uma nova atitude. Firme. Em defesa dos interesses do paĂs. Chamem-lhe o que quiserem: desaďŹ o, desobediĂŞncia civil, ..., revoluĂ§ĂŁo. NĂŁo tenho medo das palavras. NĂŁo tenho medo de as pronunciar. Precisamos de refundar a nossa repĂşblica, cumprir Portugal (como se prometeu na revoluĂ§ĂŁo de Abril), criando, de uma vez por todas, um paĂs verdadeiramente democrĂĄtico, equilibrado, solidĂĄrio, exigente com a aplicaĂ§ĂŁo dos seus recursos, consciente dos problemas do mundo e da necessidade de deďŹ nir uma estratĂŠgia nacional de desenvolvimento. Participada pelos cidadĂŁos. ResponsĂĄvel. Ă&#x2030; muito claro que aqueles que elegemos para nos governarem sĂł entendem estas palavras e atitudes fortes. Ă&#x2030; evidente que o sistema polĂtico que construĂmos desde a revoluĂ§ĂŁo de 25 de Abril de 1974 nĂŁo funciona: os dados mostram que caminhamos para o abismo. Ă&#x2030; preciso que os cidadĂŁos se apercebam disso. Ă&#x2030; necessĂĄrio reformar, revolucionar de novo, desta vez bem. Colocar o foco no paĂs de Norte a Sul, apostando decisivamente num desenvolvimento equilibrado que tire partido das potencialidades de todas as regiĂľes. Esse princĂpio deveria estar na constituiĂ§ĂŁo da nova repĂşblica. Ă&#x2030; preciso mudar, refundar a nossa repĂşblica. Esta chegou ao ďŹ m, por maioria de razĂŁo. Uso, como se fossem minhas, as palavras de Francisco SĂĄ Carneiro: â&#x20AC;&#x153;Cabe-nos cada vez mais dinamizar as pessoas para viverem a sua liberdade prĂłpria, para executarem o seu trabalho pessoal, para agirem concretamente na aboliĂ§ĂŁo das desigualdades. Para isso mais importante que a doutrinaĂ§ĂŁo, ĂŠ levar as pessoas a pensarem, a criticarem, a discernirem.â&#x20AC;?

J. Norberto Pires

Este texto tambĂŠm foi publicado no dia 12 de Julho de 2010 no Jornal â&#x20AC;&#x153;As Beirasâ&#x20AC;?

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ESTATUTO EDITORIAL TĂ?TULO â&#x20AC;&#x153;robĂłticaâ&#x20AC;? - revista tĂŠcnico-cientĂďŹ ca. OBJECTO CiĂŞncias e Tecnologias no Ă˘mbito da AutomaĂ§ĂŁo, Controlo e InstrumentaĂ§ĂŁo. OBJECTIVO Difundir ciĂŞncia, tecnologia, produtos e serviĂ§os, para quadros mĂŠdios e superiores com formaĂ§ĂŁo em engenharia e gestĂŁo industrial. ENQUADRAMENTO FORMAL A â&#x20AC;&#x153;robĂłticaâ&#x20AC;? respeita os princĂpios deontolĂłgicos da imprensa e a ĂŠtica proďŹ ssional, de modo a nĂŁo poder prosseguir apenas ďŹ ns comerciais, nem abusar da boa fĂŠ dos leitores, encobrindo ou deturpando a informaĂ§ĂŁo. CARACTERIZAĂ&#x2021;Ă&#x192;O PublicaĂ§ĂŁo periĂłdica especializada. ESTRUTURA REDACTORIAL Director â&#x20AC;&#x201C; Docente de reconhecido mĂŠrito cientĂďŹ co. Coordenador Editorial â&#x20AC;&#x201C; ProďŹ ssional no ramo de engenharia aďŹ m ao objecto da revista. Conselho Editorial â&#x20AC;&#x201C; OrgĂŁo de consulta e selecĂ§ĂŁo de conteĂşdos cientĂďŹ cos. Colaboradores â&#x20AC;&#x201C; Investigadores e tĂŠcnicos proďŹ ssionais que exerĂ§am a sua actividade no Ă˘mbito do objectivo editorial, instituiĂ§Ăľes de formaĂ§ĂŁo e organismos proďŹ ssionais. SELECĂ&#x2021;Ă&#x192;O DE CONTEĂ&#x161;DOS A selecĂ§ĂŁo de conteĂşdos cientĂďŹ cos* ĂŠ da exclusiva responsabilidade do Director, apoiada pelo Conselho Editorial. O noticiĂĄrio tecnico-informativo ĂŠ proposto pelo Director Executivo. A revista poderĂĄ publicar peĂ§as noticiosas com carĂĄcter publicitĂĄrio nas seguintes condiĂ§Ăľes: (i) identiďŹ cadas com o tĂtulo de publi-reportagem; (ii) formato de notĂcia com a aposiĂ§ĂŁo no texto do termo publicidade. ORGANIZAĂ&#x2021;Ă&#x192;O EDITORIAL Sem prejuĂzo de novas ĂĄreas temĂĄticas que venham a ser consideradas, a estrutura de base da organizaĂ§ĂŁo editorial da revista compreende: SumĂĄrio, Editorial, Colunas de OpiniĂŁo, Artigos TĂŠcnicos, NoticiĂĄrio TecnolĂłgico, Feiras e ExposiĂ§Ăľes, Dossier TemĂĄtico, Tabelas Comparativas, InformaĂ§ĂŁo TĂŠcnicoComercial, Entrevista, Publi-reportagem e Reportagem, BibliograďŹ a, Links, Publicidade. ESPAĂ&#x2021;O PUBLICITĂ RIO A publicidade organiza-se por espaĂ§os de pĂĄginas e fracĂ§Ăľes, encartes e publi-reportagens. A tabela de publicidade ĂŠ vĂĄlida para o espaĂ§o econĂłmico europeu. A percentagem de espaĂ§o publicitĂĄrio nĂŁo poderĂĄ exceder 1/3 da paginaĂ§ĂŁo. A direcĂ§ĂŁo da revista poderĂĄ recusar publicidade nas seguintes condiĂ§Ăľes: (i) A mensagem nĂŁo se coadune com o seu objecto editorial; (ii) O anunciante indicie prĂĄticas danosas das regras de concorrĂŞncia, nĂŁo cumprimento dos normativos ambientais e sociais. * Os artigos cientĂďŹ cos poderĂŁo ser publicados em inglĂŞs

ARTIGO TĂ&#x2030;CNICO F. Abrate, B. Bona, M. Indri, S. Rosa and F. Tibaldi

THREE-STATE MULTIROBOT COLLABORATIVE LOCALIZATION IN SYMMETRICAL ENVIRONMENTS ABSTRACT The paper addresses and solves the problem of multirobot collaborative localization in highly symmetrical 2D environments. Such environments can be encountered in various scenarios, e.g., in logistic applications where a team of rovers has to move along several parallel corridors in a large surface, to perform surveillance and monitoring tasks. Because of the environment symmetry, the most common localization algorithms may fail to provide a correct estimate of the position and orientation of the rover, if its initial position is not known, no speciďŹ c landmark is introduced, and no absolute information (e.g., GPS) is available. The rover can estimate its position with respect to the walls of the corridor, but it could not determine in which corridor it is actually moving. The proposed algorithm is based upon a particle ďŹ lter cooperative Monte Carlo Localization (MCL), as in [3], and implements a three-stage procedure that leads to global localization as well as accurate position tracking of each rover of a team. The simulation tests, which investigate different situations with respect to the number of involved rovers and their initial positions, show how the proposed solution can lead to the global localization of each rover, with a precision sufďŹ cient to be used as starting point for the subsequent rover tracking. A case study, demonstrating the robustness of the algorithm with respect to possible map variations, is also presented.

I. INTRODUCTION Multirobot collaboration is becoming one of the most challenging and promising research areas in mobile robotics. A team of rovers, suitably coordinated, can be used to execute complex tasks, as in surveillance, monitoring, and mapping, to cite only a few. In these tasks the correct and reliable localization with respect to a known map is of capital importance, and represents one of the most fundamental problems in mobile robotics: a comprehensive study is reported in [16]. Potentially the multirobot case gives some interesting advantages, since the accuracy of the rovers pose estimates can be improved by a cooperative localization, even if wireless communication and data sharing problems must be considered. Extended Kalman Filters (EKF) and Monte Carlo Localization (MCL) methods are the most common approaches to rover localization. The data association problem is generally solved in the EKF approaches by multi modal distributions that approximate the position probability distribution, sometimes including iterations that propagate also an estimate of the posterior marginal densities of the unknown variances (see e.g., [6], [7], [9], [10], [12], [14]). The MCL methods approximate an arbitrary posterior probability distribution by using particle ďŹ lters (see e.g., [3], [5], [11], [13]). Cooperative robust multirobot localization has also been proposed, in which unknown but bounded error models are employed for the sensor measurements (see e.g., [8], [15]). Localization includes two distinct sub-problems: position tracking and global localization. In the ďŹ rst one, the rover pose is iteratively estimated while the robot moves starting from an initial condition, known with a given uncertainty, while the second one determines the absolute rover position with respect to a given environment map; this problem is the

This work was supported by Regione Piemonte under the â&#x20AC;?MACP4Logâ&#x20AC;? grant (RU/02/26). F. Abrate, B. Bona, M. Indri, S. Rosa, F. Tibaldi are with Department of Control and Computer Engineering, Politecnico di Torino, Corso Duca degli Abruzzi 24, 10129 Torino, Italy. fabrizio.abrate@polito.it

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most challenging, since no information of initial pose â&#x20AC;&#x201C; or a completely wrong estimation of the actual pose, as in the so-called kidnapped robot â&#x20AC;&#x201C; is usually available. Many of the papers cited above use multirobot and/or mutual localization to improve the quality of selďŹ&#x201A;ocalization estimates that single rovers could achieve on the basis of their own sensors only, implicitly assuming that the measurements provided by such sensors would be sufďŹ cient to obtain a sufďŹ ciently correct, even if not precise, global localization. Unfortunately, without some external absolute information, a correct global selďŹ&#x201A;ocalization cannot be performed by a single rover when the environment is wholly symmetrical. Highly symmetrical environments are commonly encountered in large logistic spaces, like the one considered in this paper, which presents a team of rovers performing surveillance and monitoring tasks. A logistic space is similar to an indoor or outdoor warehouse, i.e., an area where logistic or transport companies receive, store and distribute large quantities of goods, as containers, cars, crates and other similar items. In order to achieve an efďŹ cient occupancy of the area and facilitate the handling operations, free corridors among the stored goods form a regular grid, as in Figure 1.

Figure 1 . The map of the environment.

ARTIGO TĂ&#x2030;CNICO

period of time. In our scenario, this problem may be counteracted by using the ďŹ nite state machine with three states and the mechanism which allows the rovers to swich from one state to another. Infact, since the continuous observations have a direct impact on the probabilistic representation of the belief of an observed rover, they have a slower inďŹ&#x201A;uence on the modiďŹ cation of its state, which is the information we rely on when deciding if a rover is correctly localized. Therefore, the increase in the level of conďŹ dence due to multiple observations may be ďŹ ltered in some way by the structure of the algorithm.

III. SIMULATION TESTS AND RESULTS In this section we demonstrate the effectiveness of the proposed 3SMCL algorithm, carrying out a series of localization experiments in simulation. The software used to simulate the rovers and their environment is MobileSim [1]. It is based on the Stage library [4], and it simulates MobileRobots platforms. We perform experiments with a team of simulated Pioneer 3 DX rovers, endowed with sonar sensors and laser range ďŹ nders. The simulator embeds a model of the behavior of sonar and laser range sensors, provides rover odometry pose estimation with cumulative error, and allows multiple rovers simulation. The simulator has been improved by adding a simple simulated vision sensor and the support for communication among rovers. We consider a simulated environment of a large logistic area (see Figure 1). The occupied black areas can be thought as containers or similar bulky items stored by transport societies before distribution. The dimension of the whole environment is 80 Ă&#x2014; 65 m, the black areas are 20 Ă&#x2014; 10 m and the corridors are 5 m wide. The almost whole symmetry of the environment makes global localization a really difďŹ cult task, which the proposed 3SMCL algorithm successfully performs, as the following experiments show in different situations.

Figure 2 . Experiment 1: average localization errors.

Figure 3 shows the comparison between the ďŹ rst switching time and the last switching time between the undecided and the position tracking states. The three bars on the left refer to the ďŹ rst switching time, while the three bars on the right refer to the last switching time. The blue bars indicate the minimum of the switching times, the red bars the maximum and the green bars the average. Observing in particular the green bars, it can be noticed that the last switching time occurs only three minutes after the ďŹ rst switching time. This means that the algorithm does not bounce for a long time between the undecided and the position tracking states.

A. Experiment 1 In this experiment we analyze the robustness of the 3SMCL algorithm with respect to random variations in the initial position of the rovers. We deďŹ ne the following quantity:

(6)

where HLU (W) is the distance between the ground-truth position of the L WK rover ([LJW (W), \LJW (W)) and its position estimation given by the best hypothesis. The pose informations of the best hypothesis are given by SLEHVW (W) and can be extracted by ILEHVW (W), deďŹ ned in (3). We randomly initialize the pose of 15 = 6 rovers in free areas of the map, let them move according to a simple mobstacle avoidance behavior, and monitor the localization error HLU (W) for L = 1, ... , 15 up to W = 1750 s. We repeat 100 times the experiment, each time setting randomly the initial position of the rovers. Since we are interested in evaluating the average localization error among the repetitions of the experiments, we deďŹ ne Ć?LU (W) as the average of HLU (W) for the L WK rover over 100 realizations. The results are shown in Figure 2. The localization error HLU (W) , L = 1, ... , 15 decreases approximately linearly for all the rovers, and the mean error among all the 6 rovers (dashed line in Figure 2) reaches a ďŹ nal value below 0.4 m. The 3SMCL algorithm is thus not affected by variations in the initial positions of the rovers. This fact has an important impact on the application side, in particular when considering robotic applications in logistic spaces, since the algorithm does not require any particular initial formation of the rovers, avoiding any human intervention to initially place the rovers in a speciďŹ c area of interest.

Figure 3 . Experiment 1: switching times to position tracking state. Maximum switching time (red bars). Average switching time (green bars). Minimum switching time (blue bars)

Then we have also performed a comparison of the switching times between the 3SMCL algorithm and the SMCL algorithm that we recently proposed in [2]. This algorithm was originally applied to a case study with a completely symmetric area and intermittent absolute heading measurements. In order to compare the performances of the two algorithms, we tested the SMCL algorithm in the same conditions of the 3SMCL algorithm. The results are reported in Figure 4. The plot on the left shows the last switching time for the algorithm proposed in [2], while the plot on the right shows the last switching time for the 3SMCL algorithm. Both the plots consider 30 runs of the algorithm with different initial rover positions. Observing in particular the green bars we can state that the time to reach position tracking doubles when the SMCL algorithm instead of 3SMCL algorithm.

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ARTIGO TĂ&#x2030;CNICO LuĂs Lemos, LuĂs Paulo Reis

LIGHT 3D MAPPING FOR SEARCH AND RESCUE OPERATIONS ABSTRACT Accurate construction of the map of a disaster area is the most critical step in allowing an autonomous robot to perform any task in an initially unknown scenario. Without an accurate map, the robot will not be able to successfully execute some elementary tasks like navigating. Some of the equipments currently used to produce maps are expensive, big and heavy while others may require a substantial processing overhead to ďŹ nd distances to obstacles in order to be able to build the map. This paper presents a light and simple 3D mapping methodology to achieve accurate 3D maps of disaster scenarios using a robot equipped with a few inexpensive sensors. The prototype of the robot and corresponding algorithms were tested in a simulated environment using the USARSim platform and a modiďŹ ed cut-down version of the P2AT simulated robot. The results obtained conďŹ rm that this methodology is suitable for 3D mapping.

I. INTRODUCTION In search and rescue performed by autonomous robots, the quality of the map used by the robot is of most importance. Not only does it serve the purpose of navigation, but can also be used to ďŹ nd victims and aid the rescue teams orientate themselves in the disaster area, among other things. Initially, practically all maps were 2D for some reason or another. In some current applications, there are still 2D maps being used because the height is not necessary, like in an automated vacuum cleaner. For the majority of the real life applications, namely disaster areas, 2D might not hold enough information neither for the rescue crew nor the robot itself. With 3D mapping, potential victims can, possibly, be identiďŹ ed right from the mapping with little processing overhead involved. Nowadays, there has been an increased usage of 3D mapping but some of the maps are produced using big, heavy, energy consuming sensors like the SICK LMS200 Laser Measurement Sensor (Fig. 1) [1] when compared to a simple IR sensor. Other sensors, like cameras, may require considerably more powerful processing units to process the measurements for distances in real time. These characteristics impose restrictions on the robot's size, autonomy and reach. Thus, in this work, there was an attempt to reduce the size of the robot and increase its autonomy and reach by using simple small sized sensors and still obtain accurate maps. Disaster scenarios were our choice for testing ground since they are the most complex scenarios that one can have due to the existence of many, mainly small, objects that may not be debris and need to be mapped.

in detail later in this document, explaining all the motives that led to that speciďŹ c choice, which in turn impose restrictions on the chosen robotic platform. The robotic platform must use few simple sensors and the lightest computational algorithms possible. To demonstrate it, a robot was created in the simulation platform USARSim. It was also implemented a software robotic agent that emulates the robotâ&#x20AC;&#x2122;s hardware architecture, implements the robotâ&#x20AC;&#x2122;s artiďŹ cial intelligence and controls the robotâ&#x20AC;&#x2122;s body in USARSim. The maps generated by the robot are 3D point clouds and provide a probability of occupancy for each of its points. To maximize accuracy, the probability of occupancy of each point was a combination of the measures of the sensors using sensor fusion methodologies. There were two sensor fusion methodologies used. In the ďŹ rst methodology, a simple dumb method was used in which the points are only marked as occupied or free, 100% or 0% for occupied or free points respectively, and the update of an existing point is the mean value of the old value with the new one. In the other sensor fusion methodology used, for each new measurement of a sensor, the points on the map were updated using probabilistic models based in the Bayesian method discussed later in this document. In order to prove the accuracy of the methodologies, the maps generated using realistic sensorsâ&#x20AC;&#x2122; models had the probabilities of all its points statistically compared against maps generated using ideal sensorsâ&#x20AC;&#x2122; models by calculating the absolute error mean and the standard deviation of the absolute error. The most accurate maps are the ones that have all these values closer to zero since the difference between probabilities for each point will be smaller.

II. PROPOSAL The 3D mapping methodology proposed includes the deďŹ nition, implementation and testing of a robotic platform. The 3D mapping methodology must be able to generate accurate 3D maps of a disaster area and will be described

LuĂs Lemos is with DEI-FEUP â&#x20AC;&#x201C; Departamento de Engenharia InformĂĄtica da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, Rua Dr. Roberto Frias, s/n, 4200-465 Porto, PORTUGAL (e-mail: luis. lemos@fe.up.pt). LuĂs Paulo Reis is with DEI-FEUP â&#x20AC;&#x201C; Departamento de Engenharia InformĂĄtica da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, Rua Dr. Roberto Frias, s/n, 4200-465 Porto PORTUGAL and LIACC â&#x20AC;&#x201C; LaboratĂłrio de InteligĂŞncia ArtiďŹ cial e CiĂŞncia de Computadores da Universidade do Porto (NIAD&R â&#x20AC;&#x201C; NĂşcleo de InteligĂŞncia ArtiďŹ cial DistribuĂda e RobĂłtica) (e-mail: lpreis@fe.up.pt).

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III. 3D MAPPING SENSOR TECHNOLOGY Search and rescue robots use a large set of sensors to perform innumerus tasks like collision detection, mapping and localization. In this work, our interest falls speciďŹ cally on sensors used for 3D mapping and sensors that could potentially be used for that purpose. Table I presents a list of the most relevant characteristics of some sensors belonging to the group of range sensors that are used for mapping, and Fig. 1. presents the respective sensors. From Table I, we observe that the prices of the sensors are relatively high or very high. Also, apart from the SR4000, the sensors do not have a vertical angle which means that to enable measurements to be performed in a third dimension, the sensor must be mounted in a tilt or pan unit.

ARTIGO TĂ&#x2030;CNICO

I from Region II is at a distance of A-E from the sensor, and the limit that separates Region I from Region III is A+E.

manner that the calculated points would not diverge much from the values of probability they would have if they had been measured. That method is to calculate the value of a missing point by performing a weighted mean of the closest points surrounding him. Formula 5 presents the equation used to calculate the weighted mean.

(5)

Figure 8 . Representation in 2D (left) and 3D (right) of the sensor model of uncertainty extracted from [7].

The probability of each point will be calculated using one of two methods. The ďŹ rst is the dumb method in which the sensor model presented will be applied to each measure from the sensor but the error will always be zero, meaning that Region I will be constituted solely by the points that present themselves at the measured distance and will be given the probability of 100% occupied. All other points will be given the probability of 0% occupied. If any of those points already exists in memory, their probabilities will be updated by performing the mean value of the currently given probability with their old value of probability of occupancy. For the second method, the Bayesian method, the formulas used for the calculation of the probabilities are (1) to (3) and belong to regions I to III of Fig. 8., respectively.

(1)

(2)

(3) Where 5 is the sensorâ&#x20AC;&#x2122;s maximum range, U is the measured distance from the sensor to the point being calculated, Č&#x2022; is the beam half angle, ÄŽ is the angle between the line that connects the centre of the sensor to the point being calculated with the line that deďŹ nes the centre of the cone, and maxoccupied is a pre-deďŹ ned value that deďŹ nes the assumption that a point is already occupied before any measurements are made. In the special case of the IR sensor, since there is no E nor D, the term (Č&#x2022;ĂÄŽ) Č&#x2022; in the above formulas is zero. After calculating the probability of a measured point using formulas (1) to (3), the probability of each point in the world is updated using formula (4)

Where M is the mean value resulting from the calculation, n is the number of points, vi is the value of the current point and wi is the weight attributed to the current point. In this formula, the weight attributed to a point was calculated as being the distance of the current point to the missing point, subtracted to the maximum distance of all points being used to the missing point, as presented in Formula 6. (6) Performing the subtraction to the maximum ensures that points further away from the missing point have smaller inďŹ&#x201A;uence on the result.

IX. STATISTICAL COMPARISON In order to test the accuracy of the measures, a set of points is statistically compared with a reference set of points through the comparison of the mean of the absolute error of the probability and the standard deviation of the absolute error of the probability. The closer to zero these values are, the more accurate the measured set of points is. For each point in the target point cloud, the same point is retrieved from the reference point cloud and the absolute value of the difference of the probabilities is calculated, obtaining the absolute error of the probability. After calculating the absolute error, the mean value and the standard deviation value of the absolute error can be calculated using the usual formulas for the mean and standard deviation. By performing these calculations for all the intended point clouds, one can compare the values of the different means of the absolute error and the different standard deviations of the absolute error to have an idea of how accurate is each one of the point clouds relative to the other.

X.REFERENCE POINT CLOUDS The required reference set of points was generated by performing measures of the scenario with ideal sensors, meaning sensors without noise.

(4)

Where P is the probability of the measured point and P-1 is the previous probability of that point in the world. If there is no previous point (P-1) then maxoccupied is used instead.

VIII. POST-PROCESS FOR RESULT ANALYSIS Because most points will not match, due to errors in measurements using non-ideal sensors, a method was devised to create the missing points in a

Figure 9 . IR reference point cloud after post-processed as seen from the left (upper left), front (upper right), right (lower left) and up (lower right).

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COLUNA SOCIEDADE PORTUGUESA DE ROBĂ&#x201C;TICA

ALGUNS DESAFIOS PRĂ&#x201C;XIMOS DA SOCIEDADE PORTUGUESA DE ROBĂ&#x201C;TICA A Sociedade Portuguesa de RobĂłtica (SPR) foi fundada como organizaĂ§ĂŁo em 2006. Nasceu de uma vontade de vĂĄrias pessoas que jĂĄ se organizavam desde o virar do milĂŠnio em actividades de competiĂ§Ăľes de robĂ´s e de divulgaĂ§ĂŁo de ciĂŞncia e tecnologia, usando a robĂłtica como pano de fundo, num evento iniciado em 2001 que se designou por Festival Nacional de RobĂłtica â&#x20AC;&#x201C; ROBOTICA20XX. Ainda a ďŹ rmar a sua maturidade, nĂŁo obstante a importĂ˘ncia que jĂĄ tem pelas pessoas que envolve e pelas acĂ§Ăľes que promove, a SPR enfrenta grandes desaďŹ os internos e externos.

O DESAFIO DA SUSTENTABILIDADE A motivaĂ§ĂŁo na gĂŠnese do ROBOTICA era simples: usar a robĂłtica, e os robĂ´s, que tĂŁo magicamente cativam populaĂ§Ăľes, para promover e divulgar a ciĂŞncia e a tecnologia, em particular as diversas frentes da engenharia em Portugal. A nobreza da ideia ĂŠ inquestionĂĄvel, mas o facto ĂŠ que foram sempre sendo precisos esforĂ§os muito grandes dos promotores da ideia para mobilizar os meios necessĂĄrios para poder levar a cabo o evento anual do ROBOTICA. Foram obtidos alguns apoios governamentais, em particular do CiĂŞncia Viva, mas isso nĂŁo cobria os esforĂ§os e investimentos necessĂĄrios para o evento. Ao ďŹ m de algumas ediĂ§Ăľes do ROBOTICA, a sustentabilidade comeĂ§ava a ser questionada porque os esforĂ§os continuavam a ser muitos e mesmo a rotatividade da organizaĂ§ĂŁo, tacitamente acordada pelos fundadores do ROBOTICA, parecia ser insuďŹ ciente e nĂŁo dar fĂ´lego a novas repetiĂ§Ăľes de organizaĂ§Ăľes; por exemplo, em GuimarĂŁes e Aveiro jĂĄ se ďŹ zeram repetiĂ§Ăľes de organizaĂ§ĂŁo, e outras se seguirĂŁo. Assim, num esforĂ§o para criar instrumentos de sustentabilidade, o grupo inicial dos onze membros da ComissĂŁo TĂŠcnico-CientĂďŹ ca (CTC) fundou em escritura pĂşblica, em Abril de 2006, aquando do ROBOTICA2006 em GuimarĂŁes, a Sociedade Portuguesa de RobĂłtica. AlĂŠm de todos os pressupostos expressos nos estatutos, havia um menos explĂcito que era talvez o mais relevante e motivador da iniciativa: formalizar uma entidade que pudesse assegurar a continuidade do ROBOTICA e das outras acĂ§Ăľes. Desde essa data mĂşltiplas acĂ§Ăľes e festivais foram promovidos ou apadrinhados pela SPR, mas muito das necessidades de sustentabilidade foram persistindo. Foram feitos contactos e esforĂ§os, e poderĂŁo ter de ser feitos outros mais, mas continua a faltar ainda do poder central um apoio que permita manter sem receios as expectativas de actividade da SPR, mormente no seu evento-mor que ĂŠ o festival anual. Felizmente, o festival apresenta atractivos que jĂĄ por vĂĄrias vezes cativaram a organizaĂ§ĂŁo por parte de entidades fora do grupo fundador. Quando outros grupos descobrirem os potenciais de um evento desta natureza entĂŁo o risco sobre a continuidade deixarĂĄ de ser uma preocupaĂ§ĂŁo. Este ĂŠ de facto o desaďŹ o principal da SPR: assegurar a sustentabilidade das suas mui nobres acĂ§Ăľes, mesmo se um apoio central nunca chegar a ser suďŹ ciente, como ainda acontece actualmente. Vencer este desaďŹ o passa por medidas que as DirecĂ§Ăľes terĂŁo de ter em

[16]

atenĂ§ĂŁo, como aliĂĄs o tĂŞm feito, e que passam, sem prejuĂzo de outras, pela mobilizaĂ§ĂŁo de sĂłcios, inclusĂŁo de novos membros nas acĂ§Ăľes operacionais, e tornar os eventos atractivos e interessantes, em particular o festival anual. Isso pode passar por uma melhoria ou renovaĂ§ĂŁo de parte do ďŹ gurino do festival onde as provas ou desaďŹ os reformulados podem mobilizar e atrair estudantes, investigadores e industriais. HĂĄ algo que tranquiliza: quem foi aos festivais sĂł pode concordar que as coisas acabam sempre por correr muito bem no geral. Ou seja, uma vez deďŹ nida uma organizaĂ§ĂŁo, o resto parece mesmo sustentar-se durante o festival: nĂŁo sem esforĂ§o, claro, mas o modelo do evento nĂŁo deve estar errado porque, no ďŹ m, ďŹ ca sempre uma sensaĂ§ĂŁo de que se fez algo que interessou a muitas pessoas.

A RESPOSTA Ă&#x20AC; COMUNIDADE Para alĂŠm do desaďŹ o semi-estrutural da sustentabilidade dos seus eventos, a SPR tem adquirido uma responsabilidade muito grande. Isso pode ser medido pelo nĂşmero de pedidos de apoio, nos mais variados formatos, que chegam ao secretariado da sede, seja por E-mail ou por telefone. Isso vai desde alunos do Ensino SecundĂĄrio que querem saber onde hĂĄ cursos onde se lecciona robĂłtica, atĂŠ ligaĂ§Ăľes de embaixadas a solicitar informaĂ§Ăľes sobre robĂłtica em Portugal porque hĂĄ uma empresa estrangeira que estĂĄ a pensar investir no mercado PortuguĂŞs... estes dois exemplos indiciam muito bem o papel importante que a SPR pode ter e que, de facto, jĂĄ tem. Todos os contactos tĂŞm sido respondidos e muitos reencaminhados para terceiros para respostas mais completas ou obtenĂ§ĂŁo de mais informaĂ§ĂŁo. SolicitaĂ§Ăľes deste gĂŠnero tĂŞm vindo a aumentar e a SPR vai ter o desaďŹ o de se preparar para ter mecanismos para dar resposta e ajuda a quem a ela recorre. Prestar um serviĂ§o Ă Sociedade em geral era algo que sĂł se sonhava hĂĄ alguns anos: agora ĂŠ efectivo em vĂĄrias formas.

SELECCIONAR DESAFIOS E RESPOSTAS A DAR Por vezes hĂĄ circunstĂ˘ncias em que a SPR tem de equacionar bem as respostas a dar. No passado recente, e por mĂşltiplas vezes, a SPR, directa

E S PA Ă&#x2021; O Q U A L I D A D E

IMPLEMENTAĂ&#x2021;Ă&#x192;O DA NP 4457/2006 GESTĂ&#x192;O DA INVESTIGAĂ&#x2021;Ă&#x192;O, DESENVOLVIMENTO E INOVAĂ&#x2021;Ă&#x192;O (IDI) LINHAS DE ORIENTAĂ&#x2021;Ă&#x192;O A Norma em referĂŞncia especifĂca os requisitos de um sistema de gestĂŁo da investigaĂ§ĂŁo, desenvolvimento e inovaĂ§ĂŁo, para permitir que uma organizaĂ§ĂŁo desenvolva e implemente uma polĂtica de IDI, para aumentar a eďŹ cĂĄcia do seu desempenho inovador

CONCEITO DE INOVAĂ&#x2021;Ă&#x192;O (MANUAL DE OSLO, 2005) Âˇ

ImplementaĂ§ĂŁo de uma nova ou signiďŹ cativamente melhorada soluĂ§ĂŁo para a empresa, especialmente ao nĂvel; 1. Dos produtos; 2. Dos processos; 3. Dos mĂŠtodos organizacionais; 4. Do marketing. O objectivo pretendido serĂĄ melhorar a sua posiĂ§ĂŁo competitiva, melhorar o seu desempenho ou os seus nĂveis de conhecimento. Podem ser incluĂdos produtos, processos ou mĂŠtodos implementados pela primeira vez pela empresa, ou adoptados a partir de outras empresas.

Inovar de que forma, como? Âˇ Na organizaĂ§ĂŁo - implementando novos processos organizacionais ou de negĂłcio, na metodologia de trabalho na empresa ou nas relaĂ§Ăľes externas; Âˇ Nos processos - implementando novos processos ou melhorando os existentes, na produĂ§ĂŁo, na logĂstica e/ou na distribuiĂ§ĂŁo; Âˇ Nos produtos - oferecendo ao mercado novos produtos ou serviĂ§os, ou fazendo evoluir signiďŹ cativamente os existentes; Âˇ No marketing - implementando novos mĂŠtodos ou estratĂŠgias de marketing, de preĂ§o, de distribuiĂ§ĂŁo ou evoluindo a imagem da empresa, dos produtos ou das embalagens. BenefĂcios da inovaĂ§ĂŁo: crescimento e competitividade Desenvolver novas fontes de receitas

Capitalizar os recursos existentes

Novas fontes de conhecimento

Reter/seleccionar clientes

Encontrar novos projectos

Entrar em nichos de mercado

Desenvolver mercados

Melhorar produtos

Desenvolver novos produtos

Desenvolver canais

Procurar novos canais de distribuiĂ§ĂŁo Desenvolver modelos de negĂłcio existentes Novos negĂłcios

Em resumo, existe inovaĂ§ĂŁo nos: Âˇ Produtos e serviĂ§os; Âˇ Na gestĂŁo; Âˇ Na organizaĂ§ĂŁo; Âˇ No marketing; Âˇ Nos processos. Deve traduzir-se em maior competitividade: Âˇ Vantagem diferenciaĂ§ĂŁo/vantagem custos. O modelo de maturidade da inovaĂ§ĂŁo, considera quatro dimensĂľes fundamentais, cujo objectivo ĂŠ ajudar as organizaĂ§Ăľes a identiďŹ car o que ĂŠ mais importante para evidenciar o caminho a seguir na forma de evoluir constantemente:

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CondiĂ§Ăľes

Recursos

Processos

Resultados

Cultura

Capital humano

GestĂŁo de actividades de IDI

Financeiros e operacionais

LideranĂ§a

CompetĂŞncias organizacionais

Aprendizagem e melhoria sistemĂĄtica

Mercado

EstratĂŠgia

Relacionamentos Externos

ProtecĂ§ĂŁo e valorizaĂ§ĂŁo de resultados

Sociedade

Estruturas

O sistema de gestĂŁo da Qualidade ISO:9001 vs outras CertiďŹ caĂ§Ăľes ISO 9001

Outros sistemas

GestĂŁo da organizaĂ§ĂŁo

GestĂŁo de recursos logĂsticos

Ambiental SeguranĂ§a + Higiene no trabalho

GestĂŁo de clientes

GestĂŁo de recursos humanos

IDI â&#x20AC;&#x201C; NP 4457 ISO/IEC 27001 (*)

GestĂŁo da produĂ§ĂŁo/realizaĂ§ĂŁo do serviĂ§o

GestĂŁo da melhoria contĂnua

ISSO/IEC â&#x20AC;&#x201C; 20000 (**)

(*) Sistemas seguranĂ§a informaĂ§ĂŁo (**) GestĂŁo de serviĂ§os de tecnologias de informaĂ§ĂŁo

Estrutura simpliďŹ cada da NP â&#x20AC;&#x201C; 4457 Responsabilidade da GestĂŁo (4.2) Âˇ DeďŹ niĂ§ĂŁo da polĂtica IDI; Âˇ Responsabilidade e autoridade; Âˇ Representante da gestĂŁo; Âˇ RevisĂŁo pela gestĂŁo. Planeamento da investigaĂ§ĂŁo, desenvolvimento e inovaĂ§ĂŁo (4.3) Âˇ GestĂŁo das interfaces e da produĂ§ĂŁo do conhecimento; Âˇ GestĂŁo das ideias e avaliaĂ§ĂŁo das oportunidades; Âˇ Planeamento de projectos de IDI. ImplementaĂ§ĂŁo e operaĂ§ĂŁo (4.4) Âˇ Actividades de gestĂŁo de IDI; Âˇ CompetĂŞncia, formaĂ§ĂŁo e sensibilizaĂ§ĂŁo; Âˇ ComunicaĂ§ĂŁo; Âˇ DocumentaĂ§ĂŁo. AvaliaĂ§ĂŁo de resultados e melhoria (4.5) Âˇ AvaliaĂ§ĂŁo/anĂĄlise de resultados; Âˇ Auditorias internas; Âˇ Melhoria contĂnua.

Fases expectĂĄveis da implementaĂ§ĂŁo rumo ĂĄ certiďŹ caĂ§ĂŁo Implementar

Controlar

DeďŹ nir uma polĂtica IDI

Garantir a sua documentaĂ§ĂŁo e divulgaĂ§ĂŁo

Elaborar um plano de implementaĂ§ĂŁo detalhado

Alocar recursos que sejam representativos de toda a organizaĂ§ĂŁo

Obter mandato por parte da gestĂŁo de topo

Reunir regularmente de modo a acompanhar e avaliar a evoluĂ§ĂŁo

IdentiďŹ car critĂŠrios de avaliaĂ§ĂŁo por cada fase

Ajustar o plano sempre que necessĂĄrio

Fazer avaliaĂ§Ăľes intermĂŠdias e ďŹ nais

Tomar decisĂľes de acordo com os resultados

Implementar uma plataforma de suporte

Garantir o controlo centralizado e a divulgaĂ§ĂŁo da informaĂ§ĂŁo

S EC Ă&#x2021; Ă&#x192; O I N ST R U M E N TAĂ&#x2021; Ă&#x192; O Miguel Malheiro Eng.Âş ElectrotĂŠcnico, Ramo de AutomaĂ§ĂŁo, Controlo e InstrumentaĂ§ĂŁo, FEUP - Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto mcmalheiro@clix.pt

INSTRUMENTAĂ&#x2021;Ă&#x192;O INDUSTRIAL MEDIĂ&#x2021;Ă&#x192;O DE CAUDAL 3 1.ÂŞ Parte â&#x20AC;&#x201C; ClassiďŹ caĂ§ĂŁo dos CaudalĂmetros; PressĂŁo Diferencial: Placa de OrifĂcio ou Diafragma 2.ÂŞ Parte â&#x20AC;&#x201C; PressĂŁo Diferencial: Medidor Venturi; Tubo Annubar 3.ÂŞ Parte â&#x20AC;&#x201C; Velocidade: Turbina; UltrasĂłnico; Vortex / ElectromagnĂŠticos / Rodas Ovais / CaudalĂmetro MĂĄssico de Coriolis / ComparaĂ§ĂŁo entre CaudalĂmetros [ContinuaĂ§ĂŁo da Ăşltima ediĂ§ĂŁo]

VELOCIDADE: TURBINA

O caudalĂmetro de turbina ĂŠ um equipamento electromecĂ˘nico cuja velocidade angular do rotor (turbina) ĂŠ directamente proporcional ao caudal que o movimenta. A velocidade do ďŹ&#x201A;uido exerce uma forĂ§a de arrasto no rotor; a diferenĂ§a de pressĂŁo devida Ă alteraĂ§ĂŁo de ĂĄrea entre o rotor e o cone posterior exerce uma forĂ§a igual e oposta. Deste modo o rotor estĂĄ equilibrado hidrodinamicamente e gira entre os cones anterior e posterior, sem necessidade de utilizar rolamentos axiais evitando assim um atrito que necessariamente existiria (Figura 2). Um sensor elĂŠctrico (pick-up) capta impulsos gerados aquando da passagem das pĂĄs da turbina. Estes Impulsos sĂŁo tratados electronicamente e enviados sob a forma de um sinal analĂłgico (4 ~ 20 mA DC) ou digital (trem de impulsos). O nĂşmero de impulsos por unidade de caudal ĂŠ constante (Figura 3).

Valor Percentual do Caudal Nominal

Ciclos por Litro

Figura 1 â&#x20AC;˘ CaudalĂmetro de turbina sem transmissor incorporado

OrifĂcios de EquilĂbrio

Rotor

100 ia

ĂŞnc

qu Fre oe

ĂŁ

s Ten

da Per

ga Car

100

% do Caudal Cone Posterior

Cone Anterior

Figura 3 â&#x20AC;˘ Curvas do caudalĂmetro de turbina

Suporte

VELOCIDADE: ULTRA-SĂ&#x201C;NICO Caudal ForĂ§a de Arrasto do Fluido

Caudal Efeito da PressĂŁo pela Lei de Bernoulli

Caudal Equilibrio Figura 2 â&#x20AC;˘ CaudalĂmetro de turbina

[20]

Figura 4 â&#x20AC;˘ CaudalĂmetro com transmissor incorporado.

Os caudalĂmetros ultra-sĂłnicos (Figura 4) baseiam-se nas propriedades de propagaĂ§ĂŁo dos ultra-sons (20kHz) atravĂŠs dos lĂquidos.

SECĂ&#x2021;Ă&#x192;O INSTRUMENTAĂ&#x2021;Ă&#x192;O

Como:

Resulta:

Figura 8 â&#x20AC;˘ RepresentaĂ§ĂŁo da amplitude dos vĂłrtices (setas claras e paralelas) e do sentido de deďŹ&#x201A;exĂŁo da barra trapezoidal (seta escura).

Os caudalĂmetros vortex (Figura 7) sĂŁo instrumentos electrĂłnicos que medem a frequĂŞncia gerada num cristal piezoelĂŠctrico montado numa barra de secĂ§ĂŁo trapezoidal, onde um corpo em forma de cone gera alternativamente vĂłrtices (ĂĄreas de baixa pressĂŁo e instĂĄveis) desfasadas 180Âş, devido Ă passagem dum ďŹ&#x201A;uido (liquido ou gasoso) (Figura 8). A frequĂŞncia ĂŠ directamente proporcional Ă velocidade do ďŹ&#x201A;uido, de acordo com a expressĂŁo conhecida como nĂşmero de Strouhal: I

9 u 6W G

Em que: 6W = nĂşmero de Strouhal I = frequĂŞncia do medidor G = largura do medidor 9 = velocidade do ďŹ&#x201A;uido O nĂşmero de Strouhal ĂŠ constante para nĂşmeros de Reynolds compreendidos entre 10000 e 1000000 e G ĂŠ um valor constante indicado pelo fabricante para cada medidor. Como 4 9 u 6 e 9

I u G temos 4 6W

I u G u 6 I u . 6W

Sendo, 4 = caudal volumĂŠtrico do ďŹ&#x201A;uido 6 = secĂ§ĂŁo da tubagem . = constante Portanto o caudal volumĂŠtrico do ďŹ&#x201A;uido ĂŠ directamente proporcional Ă frequĂŞncia do medidor.

TENSĂ&#x192;O INDUZIDA: ELECTROMAGNĂ&#x2030;TICOS Os caudalĂmetros electromagnĂŠticos (tensĂŁo Induzida) baseiam-se na teoria de Faraday (Figura 9):

Figura 9 â&#x20AC;˘ CaudalĂmetro electromagnĂŠtico com transmissor incorporado e representaĂ§ĂŁo da teoria de Faraday

A f.e.m. induzida no ďŹ&#x201A;uido, quando este se move perpendicularmente a um campo magnĂŠtico, ĂŠ proporcional Ă velocidade do ďŹ&#x201A;uido. E pode ser expressa pela seguinte equaĂ§ĂŁo: Äş Äş Äş ( v u % u 9 u ' Em que: % = induĂ§ĂŁo magnĂŠtica (Webers/m2) 9 = velocidade mĂŠdia do ďŹ&#x201A;uxo do ďŹ&#x201A;uido (m/s) ' = diĂ˘metro interno da tubulaĂ§ĂŁo (m), ou distĂ˘ncia entre elĂŠctrodos.

[22]

No caudalĂmetro electromagnĂŠtico o sinal gerado ĂŠ captado por dois elĂŠctrodos, um em cada extremidade do diĂ˘metro horizontal da tubagem. O sinal gerado depende, nĂŁo sĂł da velocidade do ďŹ&#x201A;uido mas tambĂŠm da densidade do campo magnĂŠtico % que estĂĄ dependente da tensĂŁo da linha ou condutividade do ďŹ&#x201A;uido e da temperatura do ďŹ&#x201A;uido (Figura 10).

ElĂŠctrodo

ForĂ§a electromotriz (f.e.m.) (E)

DiĂ˘metro interior da Densidade do campo magnĂŠtico (B) tubagem (D) Velocidade do ďŹ&#x201A;uido (V)

( ÄŽ % 9 '

TensĂŁo AC ou DC

Corrente de excitaĂ§ĂŁo

Figura 10 â&#x20AC;˘ RepresentaĂ§ĂŁo do transdutor com transmissor remoto de um caudalĂmetro electromagnĂŠtico

Para-se medir a f.e.m. pode-se utilizar um transmissor remoto. O ďŹ&#x201A;uido que circula pela tubagem tem de ter alguma condutividade e deve ďŹ&#x201A;uir alguma corrente para accionar o instrumento de mediĂ§ĂŁo. O medidor electromagnĂŠtico visto na Figura 10 estĂĄ restrito Ă mediĂ§ĂŁo de ďŹ&#x201A;uidos que tenham considerĂĄvel condutividade. Nos lĂquidos com baixa condutividade os elĂŠctrodos tĂŞm tendĂŞncia a polarizarem-se. Os efeitos de polarizaĂ§ĂŁo podem ser eliminados ou minimizados aplicando um campo de corrente alternada (CA). No entanto, quando se aplica um campo CA, a constante dielĂŠctrica do lĂquido inďŹ&#x201A;uencia a mediĂ§ĂŁo, pois tem um efeito de derivaĂ§ĂŁo sobre a tensĂŁo. Existe tambĂŠm uma f.e.m. induzida criada pelo campo variante, alĂŠm da gerada pelo ďŹ&#x201A;uido no medidor de caudais, que existe mesmo quando nĂŁo hĂĄ liquido. Esta f.e.m. induzida pode ser anulada adicionando-se, em sĂŠrie com o transmissor remoto, uma f.e.m. igual e oposta. Na planta existem muitas fontes de sinais de ruĂdo que podem perturbar o funcionamento dos caudalĂmetros electromagnĂŠticos. Por exemplo, um motor elĂŠctrico de grande potĂŞncia colocado nas imediaĂ§Ăľes do elemento gera um campo magnĂŠtico que pode sobrepor-se ao prĂłprio ďŹ&#x201A;uxo do medidor. Do mesmo, os restantes motores e linhas elĂŠctricas de potĂŞncia podem gerar correntes e tensĂľes elĂŠctricas nas tubagens da planta, sendo estes sinais captados pelo medidor em forma de sinais de tensĂŁo. Para reduzir a inďŹ&#x201A;uĂŞncia destes sinais de ruĂdo liga-se electricamente Ă massa, em bypass, as ďŹ&#x201A;anges de conexĂŁo do medidor. Apesar de, na prĂĄtica se veriďŹ car que esta medida ĂŠ insuďŹ ciente e, por isso, muitos fabricantes possuirem sistemas no receptor para eliminar estes sinais de ruĂdo. O material dos elĂŠctrodos do tubo de medida para as aplicaĂ§Ăľes correntes ĂŠ aĂ§o inoxidĂĄvel SS316 ou ĂŠ hastelloy. Para aplicaĂ§Ăľes com ďŹ&#x201A;uidos corrosivos o material ĂŠ titĂ˘nio ou ĂŠ platina. O ďŹ&#x201A;uido pode levar substĂ˘ncias que pela sua natureza quĂmica podem depositarem-se no tubo, nos elĂŠctrodos ou em ambos. O depĂłsito nos elĂŠctrodos existe em particular nos processos em que hĂĄ numerosos aditivos. Em alguns casos este depĂłsito dĂĄ lugar a erros importantes, sempre que as substĂ˘ncias se depositem concentricamente e nĂŁo hĂĄ isolamento elĂŠctrico do elĂŠctrodo com o ďŹ&#x201A;uido. Alguns destes problemas resolvem-se utilizando equipamentos de limpeza e aquecimento de tubos:

dossier

PROTAGONISTAS

automaĂ§ĂŁo de processo [43]

ANĂ LISE E LIGAĂ&#x2021;Ă&#x2022;ES DE SISTEMAS PARA AUTOMAĂ&#x2021;Ă&#x192;O DE PROCESSO WeidmĂźller â&#x20AC;&#x201C; Sistemas de Interface, S.A.

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AUTOMAĂ&#x2021;Ă&#x192;O DO PROCESSO ATEC â&#x20AC;&#x201C; Academia de FormaĂ§ĂŁo

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DOSSIER WeidmĂźller â&#x20AC;&#x201C; Sistemas de Interface, S.A. Tel.: +351 214 459 191 . Fax: +351 214 455 871 weidmuller@weidmuller.pt . www.weidmuller.pt

ANĂ LISE E LIGAĂ&#x2021;Ă&#x2022;ES DE SISTEMAS PARA AUTOMAĂ&#x2021;Ă&#x192;O DE PROCESSO Nos mais variados processos existem pontos fundamentais, um dos quais, entre muitos, sĂŁo as ligaĂ§Ăľes. As ligaĂ§Ăľes podem ser em vĂĄrios pontos, tais como caixas intermĂŠdias de recepĂ§ĂŁo de sinais, em quadros elĂŠctricos parciais e atĂŠ no prĂłprio quadro de comando central. Na verdade tudo terĂĄ de estar interligado entre os elementos de campo e o controlo do processo. Para isso sĂŁo usados os mais diversos tipos de ligaĂ§Ăľes, cada um deles utilizado de acordo com o local e com os elementos a ligar. O mais comum e utilizado sĂŁo os elementos de ligaĂ§ĂŁo para condutores elĂŠctricos de cobre atĂŠ secĂ§ĂŁo de 2,5 mm e quando se trata de ďŹ o rijo devem ser usados os ligadores que permitam atĂŠ um mĂĄximo de cinco condutores do tipo Push in. Estes elementos de ligaĂ§ĂŁo permitem que o condutor permaneĂ§a sempre apertado sobre a mesma tensĂŁo, independentemente da variaĂ§ĂŁo de temperatura do condutor, e consequentemente da dilataĂ§ĂŁo dos metais condutores, e deste modo nĂŁo corremos o risco de sobreaquecimentos por apertos deďŹ cientes. Os locais mais usuais para este tipo de ligaĂ§Ăľes sĂŁo caixas de derivaĂ§ĂŁo para distribuiĂ§ĂŁo de energia pelo campo. No campo da distribuiĂ§ĂŁo de energia existem no mercado vĂĄrios tipos de canalizaĂ§Ăľes elĂŠctricas. Naturalmente que ao estruturarmos uma instalaĂ§ĂŁo para implementaĂ§ĂŁo de um processo deveremos ter em conta alguns aspectos, e um deles ĂŠ efectivamente a ďŹ&#x201A;exibilidade dessa mesma canalizaĂ§ĂŁo: esta deve poder ser aumentada com o mĂnimo de custos garantindo o perfeito funcionamento da instalaĂ§ĂŁo para este tipo de situaĂ§Ăľes. Existe no mercado um tipo de caixa que permite fazer a interrupĂ§ĂŁo de uma linha e derivar sem que seja necessĂĄrio andar a remover ou passar novos condutores, e assim poderemos considera-la como uma rede de potĂŞncia. Ainda no campo existem muitos elementos a ligar, como por exemplo sensores. Quando se trata deste tipo de equipamentos deveremos concentrar o maior nĂşmero possĂvel em blocos de recepĂ§ĂŁo, para que desse bloco atĂŠ ao quadro de controlo do processo venha apenas um cabo. Esta tĂŠcnica permite uma eďŹ ciĂŞncia em termos de tempo de montagem e, consequentemente, uma reduĂ§ĂŁo de custos bem como, no futuro, uma maior facilidade em termos de manutenĂ§ĂŁo. Com este sistema garantimos que todas as ligaĂ§Ăľes se mantĂŞm perfeitas independentemente das vibraĂ§Ăľes provocadas pelos movimentos mecĂ˘nicos. Deveremos ter em conta que as ligaĂ§Ăľes de campo poderĂŁo nĂŁo ser apenas ligaĂ§Ăľes do tipo ponto a ponto. Na grande maioria dos casos pela simplicidade e reduĂ§ĂŁo de custos que as redes industriais apresentam, utilizam-se outros tipos de equipamentos e consequentemente outros tipos de ligaĂ§Ăľes. Por

exemplo se estivermos a falar de uma rede do tipo Ethernet, ProďŹ Bus ou atĂŠ mesmo se estivermos a falar de uma rede de ďŹ bra Ăłptica, para cada caso o mercado apresenta-nos um conjunto de boas soluĂ§Ăľes. Se falarmos em processos com grandes extensĂľes e que funcionam com vĂĄrios tipos de equipamentos, como por exemplo, uma linha de montagem de automĂłveis ĂŠ necessĂĄrio descentralizar elementos de comando com a ďŹ nalidade de minimizar custos de cablagem. Assim sendo ĂŠ importante que os quadros e os equipamentos possam ser acoplados ao processo com seguranĂ§a nas ligaĂ§Ăľes e sem que possam ocorrer erros nas mesmas. Nestes casos devem ser utilizados os conectores multipolos adequados a cada caso, ĂŠ de realĂ§ar que jĂĄ ĂŠ possĂvel com este tipo de ligaĂ§Ăľes reunir potĂŞncia, comando, comunicaĂ§Ăľes e ar comprimido. Naturalmente que os grandes consumidores de pontos de ligaĂ§ĂŁo sĂŁo, sem dĂşvida, os quadros elĂŠctricos onde se centralizam os comandos de todo o processo. Neste campo temos vĂĄrias opĂ§Ăľes desde os tradicionais bornes de parafuso, passando pelos de mola, e presentemente os bornes com tecnologia Push in, em que a facilidade na montagem se revela muito ganhador em termos de tempo alem de que mantĂŠm um contacto perfeito entre o condutor e o elemento de ligaĂ§ĂŁo. Estes elementos de ligaĂ§ĂŁo devem ser utilizados com as cores regulamentares para que no processo de manutenĂ§ĂŁo tudo se apresente ao tĂŠcnico com a maior clareza, minimizando assim, tempos de mĂĄquina parada. NĂŁo devem ser utilizados ďŹ os multiďŹ lares sem que o mesmo seja terminado com uma ponteira cravada, e deste modo vamos garantir que o condutor multiďŹ lar mantĂŠm a sua secĂ§ĂŁo atĂŠ ĂĄ extremidade. Embora se deva garantir um espaĂ§amento livre nos armĂĄrios elĂŠctricos, por vezes ĂŠ necessĂĄrio o uso de bornes de ligaĂ§ĂŁo de mais do que um andar: os chamados bornes duplos e triplos. E mesmo para estes bornes existe a tecnologia Push in. DeverĂŁo sempre ser considerados como pontos fundamentais de qualquer sistema ou processo os elementos de ligaĂ§ĂŁo, e ĂŠ de realĂ§ar que estes poderĂŁo ser a razĂŁo de muitos problemas ou a ajuda para a optimizaĂ§ĂŁo dos mais diversos processos industriais.

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DOSSIER Alberto RuďŹ no, Formador de AutomaĂ§ĂŁo ATEC â&#x20AC;&#x201C; Academia de FormaĂ§ĂŁo Tel.: +351 212 107 300 . Fax: +351 212 107 359 info@atec.pt . www.atec.pt

AUTOMAĂ&#x2021;Ă&#x192;O DO PROCESSO Na dĂŠcada de 90, a AutomaĂ§ĂŁo tinha como objectivo primordial maximizar a produĂ§ĂŁo com as melhores condiĂ§Ăľes de seguranĂ§a possĂveis quer para a mĂĄquina quer para o homem. Foram introduzidos os PLCâ&#x20AC;&#x2122;s (Programmable Logic Controller), computadores e outros equipamentos. O Electricista de ManutenĂ§ĂŁo Industrial viu a sua ĂĄrea de competĂŞncias ser alargada tendolhe sido atribuĂdas novas funĂ§Ăľes a juntar Ă s que jĂĄ tinha, designadamente ao nĂvel dos conhecimentos de informĂĄtica e programaĂ§ĂŁo. Termos tĂŠcnicos, como por exemplo PPI, PLC ou Network, enriqueceram o vocabulĂĄrio deste proďŹ ssional que adquiriu entĂŁo o estatuto de TĂŠcnico de AutomaĂ§ĂŁo. Mas vejamos o que mudou em termos de processo desde entĂŁo: Na dĂŠcada de 90, uma das condiĂ§Ăľes fundamentais para se iniciar a AutomaĂ§ĂŁo de um Processo era basicamente conhecer a ďŹ nalidade do mesmo e, por conseguinte, o conjunto de necessidades desencadeadas. Para isso, tornavase essencial conhecer perfeitamente a funĂ§ĂŁo de cada equipamento e de cada mĂĄquina do processo a automatizar, de forma a atingir o mĂĄximo rendimento da automaĂ§ĂŁo. Nos dias de hoje, automatizar deixou de ser uma condiĂ§ĂŁo primordial para se tornar a base indispensĂĄvel para a nova exigĂŞncia. A integraĂ§ĂŁo de sistemas com monitorizaĂ§ĂŁo para fundamentar medidas de gestĂŁo e de melhoria, aliadas a uma eďŹ ciĂŞncia energĂŠtica, ĂŠ cada vez mais necessĂĄria para um crescimento sustentĂĄvel. Segundo estudos, em 2050 teremos o dobro do consumo de energia elĂŠctrica, mas teremos que reduzir forĂ§osamente em 50% o consumo de C02. As energias renovĂĄveis, segundo os mesmos estudos, serĂŁo inferiores a 20% da produĂ§ĂŁo total da energia. Sendo assim, serĂĄ necessĂĄrio economizar energia atravĂŠs da integraĂ§ĂŁo de sistemas auxiliados por uma boa gestĂŁo tĂŠcnica (fundamentada atravĂŠs de uma monitorizaĂ§ĂŁo eďŹ caz) em cerca de 50%.

Se considerarmos a automaĂ§ĂŁo num contexto industrial, veremos que hoje todos os processos que antes estavam separados estĂŁo cada vez mais integrados. A automaĂ§ĂŁo surgiu para maximizar a produĂ§ĂŁo e a seguranĂ§a dos processos, conseguindo, paralelamente, reduĂ§Ăľes signiďŹ cativas no tempo de payback com a reduĂ§ĂŁo signiďŹ cativa de quadros elĂŠctricos, equipamentos, cablagem e mĂŁo-de-obra. O aumento do grau de automatizaĂ§ĂŁo das mĂĄquinas e

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sistemas, com todas as vantagens que daĂ resultam, provocou um aumento substancial da quantidade de cabos a utilizar nas ligaĂ§Ăľes paralelas. Este facto, aliado Ă introduĂ§ĂŁo de novos e eďŹ cazes equipamentos (os PLCâ&#x20AC;&#x2122;s sĂŁo disso um exemplo), gerou um crescente nĂşmero de â&#x20AC;&#x153;Entradas/SaĂdasâ&#x20AC;? (I/O), onde as especiďŹ caĂ§Ăľes dos cabos por vezes se tornam complexas para, por exemplo, a transmissĂŁo de valores analĂłgicos. Para reduzir este efeito, a ligaĂ§ĂŁo em sĂŠrie dos componentes utilizando um bus de campo ĂŠ cada vez mais usual, muito devido Ă s vantagens que apresenta. Sendo assim, as comunicaĂ§Ăľes comeĂ§aram gradualmente a ter um papel de maior relevo na integraĂ§ĂŁo de processos, e comeĂ§aram a fazer a ponte para a integraĂ§ĂŁo de sistemas informĂĄticos na automaĂ§ĂŁo.

O facto de termos redes na nossa fĂĄbrica permitiu criar condiĂ§Ăľes para o prĂłximo passo, nomeadamente a integraĂ§ĂŁo de processos. Ora vejamos:

Atendendo ao nĂvel de informaĂ§ĂŁo para fundamentar novas estratĂŠgias de desenvolvimento e gestĂŁo de uma fĂĄbrica, comeĂ§am a surgir PLCâ&#x20AC;&#x2122;s com uma base de dados SQL incorporada de modo a facilitar a gestĂŁo de dados: NĂŁo obstante estas evoluĂ§Ăľes, as linguagens de programaĂ§ĂŁo dos PLCâ&#x20AC;&#x2122;s continuam a ser a maior ferramenta na automatizaĂ§ĂŁo e integraĂ§ĂŁo de processos.

R E P O RTAG E M Helena Paulino EXPONOR â&#x20AC;&#x201C; Feira Internacional do Porto Tel.: +351 229 981 400 Âˇ Fax: +351 229 981 482 emaf@exponor.pt Âˇ www.emaf.exponor.pt

PROMOVER PARA CRESCER NA INOVAĂ&#x2021;Ă&#x192;O NA EMAF A EMAF â&#x20AC;&#x201C; ExposiĂ§ĂŁo Internacional de MĂĄquinas-Ferramenta e AcessĂłrios ĂŠ um nome que nĂŁo passa despercebido, em Portugal e no resto do mundo! Ă&#x2030; uma marca de referĂŞncia nacional e internacional, e uma das maiores feiras no sector industrial â&#x20AC;&#x153;businessto-businessâ&#x20AC;?. A revista â&#x20AC;&#x153;robĂłticaâ&#x20AC;? irĂĄ organizar, no dia 11 de Novembro, um SeminĂĄrio dedicado Ă AutomaĂ§ĂŁo Industrial.

produtos de metalurgia e metalomecĂ˘nica; serviĂ§os e equipamentos de seguranĂ§a; qualidade; subcontrataĂ§ĂŁo, entre outros sectores. Com todos estes sectores em exposiĂ§ĂŁo, o evento contarĂĄ com a presenĂ§a de diversos empresĂĄrios, gestores e dirigentes com competĂŞncias ao nĂvel do processo produtivo da empresa, quadros tĂŠcnicos, engenheiros e investigadores, projectistas e consultores, e ainda directores de produĂ§ĂŁo, ou de compras. AlĂŠm de ser organizada pela EXPONOR, a EMAF tem ainda a colaboraĂ§ĂŁo de vĂĄrias associaĂ§Ăľes, como por exemplo: AIMMAP â&#x20AC;&#x201C; AssociaĂ§ĂŁo dos Industriais MetalĂşrgicos, MetalomecĂ˘nicos e AďŹ ns de Portugal, ANEMM â&#x20AC;&#x201C; AssociaĂ§ĂŁo Nacional das Empresas MetalĂşrgicas e MetalomecĂ˘nicas, APAT â&#x20AC;&#x201C; AssociaĂ§ĂŁo dos TransitĂĄrios de Portugal, CEFAMOL â&#x20AC;&#x201C; AssociaĂ§ĂŁo Nacional da IndĂşstria de Moldes, ANIMEE â&#x20AC;&#x201C; AssociaĂ§ĂŁo Nacional das IndĂşstrias ElĂŠctricas e ElectrĂłnicas, e a APIP â&#x20AC;&#x201C; AssociaĂ§ĂŁo Portuguesa da IndĂşstria de PlĂĄstico.

A 13.ÂŞ ediĂ§ĂŁo da EMAF realizar-se-ĂĄ este ano, de 10 a 13 de Novembro, na EXPONOR â&#x20AC;&#x201C; Feira Internacional do Porto. Em 2008, a feira contabilizou 340 expositores nacionais e 188 internacionais, e cerca de 39 mil visitantes, mas este ano espera-se um crescimento destes nĂşmeros, que conďŹ rmarĂŁo o status do evento. A EMAF marca um momento Ăşnico em Portugal, onde a melhor oferta do sector industrial se encontra com a principal procura, nacional e alĂŠm-fronteiras. Os proďŹ ssionais sabem que este ĂŠ o local indicado para as melhores oportunidades de negĂłcio, sobretudo pela visita e presenĂ§a das maiores empresas e proďŹ ssionais do sector, onde a qualidade, a tecnologia, a inovaĂ§ĂŁo e o I&D sĂŁo factores imprescindĂveis e obrigatĂłrios nos produtos e serviĂ§os em exposiĂ§ĂŁo. Por tudo isto justiďŹ ca-se que este seja o momento adequado para apresentar ao mercado as novidades dos sectores abrangidos, e ir ao encontro dos constantes desaďŹ os e mudanĂ§as do sector. Simultaneamente com a realizaĂ§ĂŁo da EMAF, irĂŁo decorrer a SIMIEX â&#x20AC;&#x201C; 10.Âş SalĂŁo Internacional de ManutenĂ§ĂŁo Internacional, o PORTUGAL METAL â&#x20AC;&#x201C; 13.Âş SalĂŁo de Produtos de Metalurgia e MetalomecĂ˘nica, e ainda a INTERINDĂ&#x161;STRIA â&#x20AC;&#x201C; 7.Âş SalĂŁo de Produtos e ServiĂ§os para a IndĂşstria. Numa feira sobre mĂĄquinas-ferramentas hĂĄ vĂĄrios sectores em exposiĂ§ĂŁo, como mĂĄquinas-ferramenta; manutenĂ§ĂŁo industrial; fundiĂ§ĂŁo e sinterizaĂ§ĂŁo; limpeza industrial; logĂstica e transportes; quĂmica e laboratĂłrios; moldes; plĂĄsticos e borrachas; instrumentaĂ§ĂŁo, automaĂ§ĂŁo e controlo; robĂłtica e informĂĄtica aplicada Ă indĂşstria;

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IMPULSIONAR A QUALIDADE E INOVAĂ&#x2021;Ă&#x192;O NA INDĂ&#x161;STRIA Em 2010 pretende-se uma maior aposta na qualidade e nas mais-valias tanto para expositores como para visitantes. HaverĂĄ uma maior diversiďŹ caĂ§ĂŁo e abrangĂŞncia de sectores, uma maior qualiďŹ caĂ§ĂŁo dos visitantes nacionais e internacionais, e assim, o evento tornar-se-ĂĄ ainda mais atractivo para os decisores de compras nacionais e internacionais. Tudo isto serĂĄ garantido por uma forte divulgaĂ§ĂŁo nacional e internacional, sobretudo nos principais meios especializados. Mas nada serĂĄ deixado ao acaso, e por isso haverĂĄ igualmente uma comunicaĂ§ĂŁo permanente com expositores e visitantes atravĂŠs do website da EMAF, e ainda uma dinamizaĂ§ĂŁo das actividades que irĂŁo decorrer em paralelo, de forma a ediďŹ car um verdadeiro fĂłrum tecnolĂłgico, de inovaĂ§ĂŁo e modernidade. Uma feira proďŹ ssional, como a EMAF, permite obter uma visĂŁo global do mercado em causa, incluindo as suas diversas ĂĄreas sectoriais especializadas.

Estando presente num evento deste género torna-se mais fácil perspectivar a situação e as expectativas do sector das máquinas-ferramentas, comparar preços e condições, conhecer novidades relativamente a empresas ou soluções, encontrar produtos especíﬁcos, encontrar soluções técnicas para problemas, e ainda aumentar os conhecimentos ao assistir a conferências e seminários especializados. Aliás, este é um facto notado já há algum tempo na generalidade das feiras nacionais e internacionais: a organização de seminários, workshops ou congressos já conquistou um espaço importante neste tipo de eventos. E é, cada vez mais, uma importante ferramenta de comunicação e promoção empresarial, e isso não é descurado na EMAF e nas empresas que participam nesta importante feira.

ALIMENTAR O EMPREENDEDORISMO COM O PRÉMIO INOVAÇÃO Depois de quatro edições, este ano realizar-se-á novamente o Prémio Inovação, que continuará a caracterizar-se pela participação de produtos e serviços incontestavelmente criativos. Os organizadores deste concurso, a EMAF e a revista “robótica”, voltam a lançar o desaﬁo aos expositores do certame e pretendem estimular o desenvolvimento e a apresentação de novos produtos que se caracterizam pela sua elevada inovação nacional e internacional. Serão atribuídos dois prémios: Inovação Nacional Leonardo da Vinci e Inovação Internacional Nicola Tesla, aos produtos considerados como melhores em termos de inovação nacional e internacional, respectivamente. Este prémio destina-se aos expositores inscritos na EMAF 2010, que terão de enviar as suas candidaturas até ao próximo dia 30 de Setembro. Existe liberdade relativamente ao tipo de produto a apresentar, e os premiados serão posteriormente colocados em exposição no Espaço Inovação, enquadrado na área expositiva da EMAF. Concepção, originalidade, operacionalidade, funcionalidade, aspectos de inovação e ainda a incorporação de resultados de I&D são os pontos fulcrais que os membros do júri irão avaliar em cada produto a concurso. O júri que é presidido por Norberto Pires do Departamento de Mecânica da Universidade de Coimbra e Director da revista técnico-cientíﬁco “robótica”. Ainda fazem parte do mesmo júri, Fernando Ribeiro do Departamento de Electrónica Industrial da Universidade do Minho e da Sociedade Portuguesa de Robótica (SPR); António Moreira do Departamento de Engenharia Electrotécnica e de Computadores da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto (FEUP), e igualmente da SPR; Teresa Restivo do Departamento de Engenharia Mecânica da FEUP, e ainda Borges Gouveia do Departamento de Engenharia e Gestão Industrial da Universidade de Aveiro. A revista “robótica”, para além de continuar a promover o empreendedorismo com a realização do Prémio Inovação, não quis deixar passar esta importante feira, como a EMAF e, por isso, organizou um evento paralelo à feira: um Seminário dedicado à Automação Industrial, que se realizará no dia 11 de Novembro, no Auditório A4.

R E P O RTAG E M Helena Paulino Instituto PolitĂŠcnico da Guarda Escola Superior de Tecnologia e GestĂŁo Tel.: +351 271 220 110 Âˇ Fax: +351 271 222 690 http://robobombeiro.ipg.pt

BOMBEIROS APAGAM INCĂ&#x160;NDIOS NA GUARDA

No dia 17 de Julho realizou-se a 8.ÂŞ ediĂ§ĂŁo do Concurso Nacional de RobĂłtica â&#x20AC;&#x201C; RobĂ´ Bombeiro, um evento organizado e realizado nas instalaĂ§Ăľes da Escola Superior de Tecnologia e GestĂŁo (ESTG), do Instituto PolitĂŠcnico da Guarda (IPG). Desde 2003 que este concurso ĂŠ organizado anualmente em Portugal pelo Departamento de InformĂĄtica da ESTG do IPG, tendo como responsĂĄvel mĂĄximo e fundador o Professor Carlos Carreto. Este projecto tem servido de base a prĂĄticas pedagĂłgicas que permitem aos alunos de todo o paĂs, aplicar na prĂĄtica os conhecimentos multidisciplinares que adquirem ao longo dos seus cursos, tal como adquirir competĂŞncias relacionadas com o trabalho de investigaĂ§ĂŁo e desenvolvimento. O concurso ĂŠ especialmente dirigido aos alunos das escolas do ensino superior, secundĂĄrio e proďŹ ssional, mas tambĂŠm estĂĄ aberto a toda a comunidade. O concurso ĂŠ constituĂdo por uma comissĂŁo de jĂşris oriundos de diferentes e prestigiadas instituiĂ§Ăľes do ensino superior. O Concurso RobĂ´ Bombeiro ĂŠ um concurso de robĂłtica organizado pelo Departamento de InformĂĄtica da ESTG, e inspirado no Fire Fighting Home Robot Contest, organizado pelo Trinity College de Hartford, em Connecticut nos Estados Unidos da AmĂŠrica (EUA). De realĂ§ar que nos dois Ăşltimos anos, duas equipas que participaram na prova portuguesa deslocaram-se aos EUA para participar no concurso americano, onde obtiveram excelentes resultados. O desaďŹ o do Concurso RobĂ´ Bombeiro consiste na construĂ§ĂŁo de robĂ´s mĂłveis e autĂłnomos, que sejam capazes de encontrar e extinguir um

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incĂŞndio simulado por uma pequena vela, dentro de um modelo de uma casa, formada por corredores e quartos. Este projecto pretende desenvolver um conjunto de iniciativas a integrar na 8.ÂŞ ediĂ§ĂŁo do Concurso Nacional de RobĂłtica, denominado â&#x20AC;&#x153;RobĂ´ Bombeiro 2010â&#x20AC;?. Tudo comeĂ§ou em 2003, quando o fundador Paulo Carreto decidiu organizar a 1.ÂŞ ediĂ§ĂŁo do Concurso RobĂ´ Bombeiro onde participaram 14 equipas. No ano seguinte inscreveram-se 21 equipas, em 2005 o nĂşmero aumentou para 24 equipas, e em 2006 jĂĄ somavam 31 equipas. Em 2007, o nĂşmero de equipas participantes subiu para os 40, e em 2008 apenas participaram 26 equipas. No ano anterior, 25 equipas partiram Ă descoberta de construir um RobĂ´ Bombeiro, e este ano o nĂşmero voltou a subir para as 31 equipas participantes no concurso. Este concurso, que simultĂ˘neamente ĂŠ um projecto, pretende promover e desenvolver a robĂłtica, divulgar a ciĂŞncia e a tecnologia junto dos jovens do ensino bĂĄsico, secundĂĄrio e superior, bem como do pĂşblico em geral atravĂŠs da realizaĂ§ĂŁo de um evento extracurricular interessante e divertido onde os alunos podem aplicar na prĂĄtica , os conhecimentos multidisciplinares. Este concurso utiliza a robĂłtica como uma ferramenta educativa, capaz de levar os alunos a adquirir competĂŞncias, nĂŁo sĂł cientĂďŹ cas e tĂŠcnicas, especĂďŹ cas das ĂĄreas das engenharias mas tambĂŠm competĂŞncias transversais, como capacidade de investigaĂ§ĂŁo e auto-estudo, de trabalhar em grupo, liderar, planear e inovar, resolver problemas, entre outros. AlĂŠm disso ainda estimula a cooperaĂ§ĂŁo entre a comunidade cientĂďŹ ca e as escolas do ensino secundĂĄrio e proďŹ ssional, como forma de proporcionar aos jovens e professores um contacto directo com a prĂĄtica cientĂďŹ ca.

PosiĂ§ĂŁo

Classe

Equipa

RobĂ´

InstituiĂ§ĂŁo

1Âş

Standand

ESSG-NEWTECH

MATRAKILHO

Escola SecundĂĄria da SĂŠ - Guarda

PrĂŠmio

Equipa

RobĂ´

InstituiĂ§ĂŁo

2Âş

Standand

ADOT - 6Fâ&#x20AC;&#x2122;s/ MAXFINANCE

ADOT2

DOT - AssociaĂ§ĂŁo Desenvolver o Talento - Guarda

Melhor Equipa do IPG

Search&protect

wall-E

Instituto PolitĂŠcnico da Guarda

3Âş

Standand

TECH CANDLE STALKERS

73H 83457

Escola SecundĂĄria de Domingos Sequeira - Leiria

Melhor Poster

Dream TEAM

masterďŹ re

Instituto PolitĂŠcnico da Guarda

1Âş

SĂŠnior

NEW TECH

NTR

New Tech InformĂĄtica

EspĂrito de Inventor

Search&protect

wall-E

Instituto PolitĂŠcnico da Guarda

2Âş

SĂŠnior

Search&protect

wall-E

Instituto PolitĂŠcnico da Guarda

ESDS

Escola SecundĂĄria de Domingos Sequeira - Leiria

TECH CANDLE STALKERS

73H 83457

Escola SecundĂĄria de Domingos Sequeira - Leiria

1Âş

RobĂ´s com Pernas

ROBOTAZOS 2

Univ. de Aveiro (Clube de RobĂłtica do Dep. de FĂsica)

2Âş

RobĂ´s com Pernas

ADOT montepio

Adot1

Adot - AssociaĂ§ĂŁo Desenvolver o Talento - Guarda

PrĂŠmios Especiais

RobĂ´ Mais RendĂvel

Nota: O 3Âş PrĂŠmio das Classes SĂŠnio e RobĂ´s com Pernas nĂŁo foi atribuido pela nĂŁo existĂŞncia de equipa com pelo menos uma prova bem sucedida.

ESPECIAL BIEMH 2010 Helena Paulino

DESAFIAR A CRISE NA BIEMH 2010 Em tempos conturbados, a BIEMH â&#x20AC;&#x201C; Feira Bienal Espanhola de MĂĄquinas e Ferramentas 2010 foi uma lufada de ar fresco ao provar como ĂŠ um ponto de encontro fundamental para o desenvolvimento do sector das mĂĄquinas-ferramentas e um espaĂ§o eficaz para maximizar o impacto internacional do mesmo. Milhares de proďŹ ssionais de todo o mundo visitaram a 26.ÂŞ ediĂ§ĂŁo da BIEMH 2010, que decorreu de 31 de Maio a 5 de Junho no Bilbao Exhibition Centre (BEC). JosĂŠ Miguel Corres, CEO da BEC, ditou que o sucesso do evento â&#x20AC;&#x153;desaďŹ ou a crise generalizadaâ&#x20AC;?. Feitas as contas o evento recebeu mais de 35 mil visitantes oriundos de 54 paĂses, incluindo alguns mercados estratĂŠgicos como a Europa, ou a Ă?ndia, Argentina, RĂşssia, Brasil, paĂses do Magrebe, Chile, Israel, China e MĂŠxico. De Espanha chegaram visitantes da Catalunha, Madrid, Castela-LeĂŁo e Navarra, alĂŠm da prĂłpria Comunidade AutĂłnoma Basca. O evento recebeu apoio institucional ao mais alto nĂvel: com a abertura oďŹ cial a ser presidida pelo PrĂncipe Felipe de Espanha, acompanhado pelo chefe do governo basco Patxi LĂłpez, e outras personalidades de renome. A AFM (AssociaciĂłn EspaĂąola de Fabricantes de MĂĄquinas-Herramientas) organizou, em conjunto com o BEC, a BIEMH 2010, a exposiĂ§ĂŁo Bienal de MĂĄquinas-ferramenta, a 4.ÂŞ feira mais importante neste sector a nĂvel mundial e a terceira a nĂvel europeu. Tudo isto foi garantido pelo progresso consolidado ao longo dos 26 anos que o evento jĂĄ contabiliza. A designaĂ§ĂŁo de mĂĄquina-ferramenta abrange uma vasta gama de mĂĄquinas com um denominador comum: todos se dedicam ao fabrico de produtos ou acessĂłrios dos mesmos (geralmente metĂĄlicos mas nĂŁo sĂł). Tal como nas outras ediĂ§Ăľes, a 26.ÂŞ BIEMH estava organizada por sectores. Este ano contabilizaram-se 12 sectores: as mĂĄquinas ferramentas de corte ocupavam o Hall 1, ao passo que o Hall 2 era partilhado pela Soldadura, ManipulaĂ§ĂŁo e RobĂłtica. No Hall 3 encontrĂĄvamos as Ferramentas, AcessĂłrios, AutomaĂ§ĂŁo e empresas de HidrĂĄulica/ PneumĂĄtica, e por ďŹ m, o Hall 5 possuia MĂĄquinas de Maquinagem, MarcaĂ§ĂŁo a Laser, Metrologia e CAD/CAM/CAE.

CONFIANĂ&#x2021;A NO SUCESSO DO EVENTO O nĂşmero de visitantes reaďŹ rmou a lideranĂ§a e qualidade excepcional da BIEMH, e foi uma justa recompensa para os esforĂ§os dos organizadores do evento, em termos comerciais e ďŹ nanceiros. Com toda esta parafernĂĄlia de sectores representados, os visitantes da BIEMH vinham das mais diversas ĂĄreas, desde a automĂłvel, aeronĂĄutica, railway, energias renovĂĄveis e ge-

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rentes de indĂşstrias importantes, entre outros. AlĂŠm disso ainda existiram visitas programadas de delegaĂ§Ăľes comerciais internacionais das maiores empresas mundiais, como CEOs, donos das mesmas e gestores de vendas, e esta presenĂ§a contribuiu muito para o sucesso do evento. Grupos de compradores de mais de 30 paĂses compareceram ao evento, incluindo representantes de empresas de relevo, como MABE do MĂŠxico, EMBAER, SCANIA e VOLKWAGEN do Brasil e ENERCON, DIESEL LOCOMOTIVE WORKS e SUZLON da Ă?ndia, entre muitos outros. A presenĂ§a de especialistas de empresas com grande poder de compra proporcionou a concretizaĂ§ĂŁo de um grande nĂşmero de contratos signiďŹ cativos e operaĂ§Ăľes comerciais: produĂ§ĂŁo (21%), gestĂŁo (20%), chefes de departamento (17,6%) e chefes de compras (16%). A BIEMH tambĂŠm atraiu grandes nomes do sector automĂłvel, equipamentos domĂŠsticos, aeronĂĄutica, energia solar e indĂşstria ferroviĂĄria, entre outros. Sobre a ĂĄrea circundante da BIEMH circularam mais de 25 milhĂľes de euros. AlĂŠm dos visitantes proďŹ ssionais, a BIEMH contabilizou 4.000 pessoas dos stands e mais de mil instaladores e montadores das estruturas das mĂĄquinas e dos respectivos stands para receber os visitantes. O evento tambĂŠm foi visitado por estudantes de mais de 50 escolas de formaĂ§ĂŁo proďŹ ssional espanholas. Koldo Arandia, Presidente da AFM (AssociaĂ§ĂŁo dos Fabricantes de MĂĄquinas-Ferramenta) classiďŹ cou esta 26.ÂŞ ediĂ§ĂŁo como â&#x20AC;&#x153;um enorme sucesso, em termos de exposiĂ§ĂŁo e da resposta dada pelos visitantesâ&#x20AC;?.

INTERNACIONALIZAĂ&#x2021;Ă&#x192;O PARA A INOVAĂ&#x2021;Ă&#x192;O E DESENVOLVIMENTO Cerca de 1.085 fabricantes, importadores e distribuidores internacionais de mĂĄquinas de Ăşltima geraĂ§ĂŁo e tecnologia de ponta marcaram presenĂ§a. Em termos de expositores, os principais sectores foram as mĂĄquinas-ferramenta (17%) e mĂĄquinas-ferramenta de corte (16%), e ainda ferramentas para mĂĄquinas-ferramenta, acessĂłrios, workshops e serviĂ§os prestados, metrologia e controle da qualidade, outras mĂĄquinas e equipamentos de soldadura, manipulaĂ§ĂŁo e robĂłtica, CAD/CAM/CAE e equipamentos de hidrĂĄulica e pneumĂĄtica. A relevĂ˘ncia do evento a nĂvel europeu, e mesmo mundial justiďŹ ca-se pela presenĂ§a de empresas expositores de renome como ABB, DLM, CMZ DMG, Fagor Automation, Fanuc, Motoman, Kuka, Ona, MotoďŹ l,

TA B E L A CO M PA R AT I VA Ricardo SĂĄ e Silva

TABELA COMPARATIVA DE

SENSORES E TRANSDUTORES DE PRESSĂ&#x192;O A PressĂŁo ĂŠ uma das magnitudes que se medem com mais frequĂŞncia na indĂşstria, porque inďŹ&#x201A;uencia directamente muitos outros processos. TambĂŠm serve para conhecer outras variĂĄveis, tais como o caudal, o nĂvel. AlĂŠm disso, observando que a pressĂŁo se mantĂŠm entre os valores previstos, veriďŹ ca-se que tudo estĂĄ a funcionar correctamente, e se isto nĂŁo acontecer, alguns problemas, podem ser solucionados antes que ocorram consequĂŞncias mais graves. Matematicamente a pressĂŁo ĂŠ a razĂŁo:

F A

Onde p ĂŠ a pressĂŁo, F ĂŠ a forĂ§a, e A a ĂĄrea da pressĂŁo atmosfĂŠrica. No sistema internacional, a pressĂŁo ĂŠ medida em Newtons por metro quadrado, em que o nome da unidade que ĂŠ mais usual ĂŠ o Pascal. (1 Pa=1 Nm2) Dentro desta matĂŠria, temos vĂĄrios tipos de pressĂŁo, e consequentemente, existem vĂĄrios instrumentos para os medir. Tipos de PressĂŁo: â&#x20AC;˘ PressĂŁo Relativa; â&#x20AC;˘ PressĂŁo AtmosfĂŠrica; â&#x20AC;˘ PressĂŁo HidrĂĄulica. A pressĂŁo relativa deďŹ ne-se como a diferenĂ§a entre a pressĂŁo absoluta e a pressĂŁo atmosfĂŠrica. Os aparelhos destinados a medir a pressĂŁo relativa sĂŁo o manĂłmetro e tambĂŠm o piezĂ´metro. A pressĂŁo atmosfĂŠrica mede-se com um barĂłmetro, inventado por Torricelli. (Torricelli foi nomeado matemĂĄtico do GrĂŁo-Duque e Professor de MatemĂĄtica na Academia Florentina depois da morte de Galileu. A descoberta do princĂpio do barĂłmetro que perpetuou a sua fama (â&#x20AC;&#x153;tubo de Torricelliâ&#x20AC;?, â&#x20AC;&#x153;vĂĄcuo de Torricelliâ&#x20AC;?) aconteceu em 1643. O torricelli (sĂmbolo torr), uma unidade de pressĂŁo, recebeu o seu nome).

O termo pressĂŁo hidrĂĄulica refere-se a pressĂľes transmitidas por ďŹ&#x201A;uidos, como Ăłleos, em especial, em mĂĄquinas hidrĂĄulicas, em cilindros hidrĂĄulicos, em fenĂłmenos relacionados com o princĂpio de Pascal, entre outros, em que as variaĂ§Ăľes de pressĂŁo sofridas por um volume de um lĂquido sĂŁo transmitidos integralmente a todos os pontos deste lĂquido e Ă s paredes do recipiente onde este estĂĄ contido. Um Transdutor, numa deďŹ niĂ§ĂŁo mais restrita (e a mais usual) ĂŠ um dispositivo que transforma energia, utilizando para isso um elemento sensor. Por exemplo, um transdutor pode traduzir informaĂ§ĂŁo nĂŁo elĂŠctrica (velocidade, posiĂ§ĂŁo, temperatura, pH) em informaĂ§ĂŁo elĂŠctrica (corrente, tensĂŁo, resistĂŞncia). Um tipo curioso de transdutor ĂŠ elaborado a partir de cristais naturais denominados cristais â&#x20AC;&#x153;piezoelĂŠtricosâ&#x20AC;?, e estes transformam energia elĂŠctrica em energia mecĂ˘nica na relaĂ§ĂŁo de 1:1 (um sinal elĂŠctrico para um sinal mecĂ˘nico). Dentro da famĂlia dos Transdutores existem dois tipos distintos, os activos e os passivos: Transdutores activos sĂŁo aqueles que dispĂľem de uma alimentaĂ§ĂŁo de energia. Neles, a maior parte da energia de saĂda ĂŠ provida pela alimentaĂ§ĂŁo. Transdutores passivos sĂŁo aqueles cuja energia de saĂda ĂŠ proveniente unicamente (ou quase unicamente) da energia de entrada. Alguns exemplos de transdutores sĂŁo o LVDT, Termopar, Termometro, entre outros. Na Tabela Comparativa que se segue tem algumas especiďŹ caĂ§Ăľes, tanto para os Sensores como para os Transdutores de PressĂŁo.

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Siemens