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Quando Mary Shelley escreveu Frankenstein em 1818, a humanidade mal podia imaginar a quarta revolução industrial que vivenciaríamos hoje. A Revolução Industrial do século XIX transformou fundamentalmente as atividades econômicas, as relações de gênero e poder, e as classes sociais. Não só passamos a fabricar produtos mais rapidamente e com mais segurança, como também com menos esforço. A introdução de máquinas, reações químicas e novas fontes de energia nas fábricas facilitou nossas vidas de muitas maneiras, quase tanto quanto as tecnologias digitais e a internet hoje em dia.

Quando a internet estava em plena expansão nos anos 90, estávamos convencidos de que todos os filmes de ficção científica se tornariam realidade até o ano 2000. Embora já tenhamos videochamadas, robôs de limpeza e comércio eletrônico, ainda estamos implementando e desenvolvendo a tecnologia da Indústria 4.0. A Internet das Coisas é uma dessas tendências recentes que muitas empresas estão tentando incluir em suas estratégias de transformação digital para poder monitorar e gerenciar de forma holística suas instalações, fábricas, data centers, lojas, etc.

O que acontece quando a IoT encontra a robótica?

De forma geral, a Internet das Coisas (IoT) pode ser definida como a combinação de hardware, sensores/atuadores, infraestrutura (middleware, nuvem, processos de negócios, big data), redes/internet e software. Nos últimos 10 anos, grandes empresas em todo o mundo têm aproveitado as tecnologias de IoT para obter visibilidade abrangente de suas operações, visando o monitoramento preventivo e proativo, bem como a otimização da produção. A IDC, por exemplo, estima que, até 2025, haverá 55,7 bilhões de dispositivos conectados em todo o mundo.

Como explicado em um post recente do blog, desde a Grécia Antiga tentamos terceirizar tarefas perigosas e repetitivas para máquinas, e temos tido sucesso na construção de robôs desde o século XX. Nesse mesmo post, explicamos a disputa por recursos dentro dos robôs e como projetistas e desenvolvedores devem escolher cuidadosamente as capacidades de processamento (Aqui você pode continuar lendo sobre o assunto dele.).

Atualmente, muitos projetos de robótica incluem Inteligência Artificial, Aprendizado Profundo e Reconhecimento de Padrões. Isso significa que eles coletam, gerenciam e agem com base em grandes quantidades de dados. Como grande parte do processamento não pode ocorrer dentro da infraestrutura principal do robô devido aos recursos limitados disponíveis, muitos novos projetos de robótica utilizam a arquitetura de cérebro remoto. Em outras palavras, o cérebro principal do robô fica hospedado em um servidor dentro de um data center ou rack, enquanto o corpo do robô possui um processador menor apenas para coletar dados e executar ações.

Essas aplicações robóticas com uso intensivo de dados enfrentam desafios únicos em termos de hardware. Abaixo, você encontrará alguns dos mais comuns.

Compatibilidade

A Internet das Coisas Robóticas exige que as empresas trabalhem com pelo menos 5 camadas simultaneamente: hardware, software, rede, infraestrutura e sensores/atuadores. Infelizmente, nem todas essas tecnologias foram desenvolvidas para funcionar em conjunto, e muitos fornecedores não possuem equipamentos multimarca que possam operar com diversos protocolos de comunicação ou linguagens de programação.

De fato, se você já trabalha com automação industrial, conhece o pesadelo dos protocolos de comunicação. Tentar conectar sensores e atuadores a CLPs e, posteriormente, a servidores, pode se tornar uma tarefa dispendiosa e que consome muitos recursos. Felizmente, a indústria está desenvolvendo padrões independentes de marca para que os fabricantes de hardware produzam equipamentos capazes de traduzir e funcionar com diversos protocolos de comunicação. Você pode ler mais neste blog..

Além disso, se você estiver utilizando 5G e a internet em sua aplicação robótica, provavelmente precisará considerar a compatibilidade de módulos adicionais. Alguns fabricantes de hardware podem ajudá-lo a integrar módulos PCIe e LTE na fábrica, evitando dores de cabeça com instalação e operação posteriormente.

Sistema Operacional Especializado

Aplicações robóticas exigem um sistema operacional especializado. O mais atual e bem-sucedido hoje em dia é o ROS. Este sistema operacional é totalmente personalizável, permitindo processamento remoto e programação paralela, e inclui algoritmos, bibliotecas e gerenciamento de APIs. Esses recursos são a base dos robôs com controle remoto. Esse tipo de robô geralmente trabalha com diversos módulos e linguagens de programação simultaneamente, o que significa que provavelmente você terá uma equipe de engenheiros trabalhando em conjunto. Significa também que você armazena bibliotecas remotamente enquanto processa os dados.

Como a ROS não fornece uma lista de hardware aprovado capaz de executar o sistema operacional, você deve encontrar um fabricante de hardware (OEM) que possa avaliar suas necessidades, oferecer uma solução personalizada e testar se o ROS funciona sem problemas. Você pode ler mais sobre ROS neste blog..

Servidores robustos, potentes e sem ventoinhas

O controle remoto de robôs exige um conjunto específico de requisitos. Primeiramente, os processadores em servidores robóticos precisam lidar com grandes quantidades de dados. Portanto, os desenvolvedores costumam usar os processadores mais recentes e avançados. No entanto, é preciso ter cautela ao superdimensionar os componentes. Busque um fabricante de hardware (OEM) que possa ajudá-lo a avaliar com precisão as capacidades de processamento.

Servidores duráveis ​​incluem o mínimo possível de peças móveis para reduzir o MTBF (Tempo Médio Entre Falhas). Consequentemente, você provavelmente escolherá um servidor sem ventoinhas, o que se provará um ótimo investimento para reduzir custos de manutenção e reparo. Essa característica deve ser combinada com um disco rígido de estado sólido (SSD) e conectores de cabos seguros.

Em segundo lugar, se o servidor não for instalado no ambiente controlado de um data center, você provavelmente deve avaliar se o rack oferece a proteção adequada contra umidade, água ou poeira. Se estiver utilizando racks de Edge Computing, consulte o fabricante do hardware para verificar se o servidor escolhido está preparado para suportar as condições adversas de um ambiente de produção ou externo.

Segurança

Ao conectar dispositivos a qualquer rede, você abre as portas para possíveis ameaças à segurança. Se a Internet das Coisas Robóticas for implementada com cuidado, as vantagens superarão as preocupações com a segurança. Para garantir isso, é preciso dar atenção especial ao hardware e às camadas de proteção da rede.

Robôs cerebrais remotos são considerados infraestrutura distribuída. Isso significa que o hardware está instalado fora do ambiente seguro de um data center, o que o torna vulnerável a acessos não autorizados e adulteração. Você pode ler sobre as ameaças comuns à segurança de hardware e como evitá-las em [link para o artigo sobre ameaças à segurança de hardware]. este blog. Em resumo, você precisa procurar por recursos de segurança inexplorados no hardware e consultar o fabricante original do equipamento (OEM) para adicionar hardware de segurança conforme necessário.

Em relação à proteção da camada de rede, mesmo que seu servidor esteja protegido em um data center, a conexão com a internet pode conter uma brecha que permite a hackers acessar informações confidenciais e destruir seu negócio. Nesse caso, é necessário seguir as melhores práticas do setor e utilizar dispositivos de autenticação por hardware, que podem ser mais eficazes do que apenas software.

Continue lendo nosso Série de posts no blog sobre cibersegurança Para saber mais sobre como você pode proteger seu aplicativo começando pelo nível de hardware.

Computação de borda e em nuvem

As práticas e os processos de negócios atuais provavelmente forçaram muitas empresas a implementar alguma forma de computação em nuvem e computação de borda. A Internet das Coisas Robóticas (IoT) normalmente aproveita essas duas tecnologias para melhorar a experiência do usuário, aumentar a eficiência e gerenciar a complexidade dos robôs.

Como resultado, você provavelmente pode instalar um rack de servidores no chão de fábrica ou em qualquer lugar mais próximo da aplicação para reduzir a latência e melhorar os tempos de resposta entre o cérebro e o corpo do robô. Isso é particularmente útil em armazéns ou minas que utilizam Robôs Móveis Autônomos (AMRs) ou Veículos Guiados Automaticamente (AGVs). No entanto, é preciso tomar precauções de segurança e estar atento às condições ambientais adversas.

Como você pode ver, robôs com controle remoto estão revolucionando aplicações ao permitir que máquinas executem ações complexas como Aprendizado Profundo e Inteligência Artificial. Esses robôs só são possíveis graças à Internet das Coisas Robóticas. Embora esses robôs apresentem novos desafios devido aos seus requisitos específicos de hardware, ao firmar parceria com um fabricante de equipamentos originais (OEM) experiente, você garante que sua aplicação robótica funcionará sem problemas agora e no futuro.

Se você quiser continuar lendo sobre aplicações robóticas, leia nosso artigo. Série de posts sobre robótica.