Raciocínio robótico espacial

Raciocínio espacial é peça fundamental quando tratamos das questões a acerca da robótica. Dotar um robô de inteligência artificial é tornar possível que um autômato faça coisas semelhantes ou até melhores que um ser humano, em determinadas tarefas específicas. A robótica é configurada então como uma área extremamente importante no cenário da automação industrial e serve-se de substratos relevantes da inteligência artificial para fins de implementação e funcionamento. 

A locomoção é uma premissa básica para um robô. E para que ele comece realmente a se mover, é preciso que “mentalize” um percurso definido, para chegar ao destino sem esbarrar em obstáculos triviais que vez por outra estão no caminho. A locomoção serve tanto para mover-se em um ambiente cheio de empecilhos (obstáculos) como para manipular objetos. Enfim! A locomoção é uma premissa primaz que faz parte das características que definem conceitualmente um robô como robô.

A problemática está presente justamente em evitar obstáculos para um robô. E definir de forma segura e prática como ele o robô irá passar pelos obstáculos a fim de evitá-los com eficiência. É aí que reside a chave para tornar um robô eficiente na sua proposta. E para tanto então tomaremos como base um modelo robótico abstrato, diferente de um robô físico dotado de circuitos eletrônicos e componentes físicos.  

Imaginemos um robô simples em duas dimensões e que tenha como “área de locomoção” à tela do computador, portanto é um objeto puramente lógico e abstrato. Objetiva-se então definir a locomoção do autômato (robô), fazendo-o ir até um determinado local e retornar em segurança, em que pesem eventuais obstáculos colocados de forma aleatória no seu raio de ação.

A forma de poder fazer isso é uma multiplicação do movimento para frente e para trás dos números e os seus logaritmos. Fazendo uma análise de um sinal movendo-o para o domínio das transformadas de Fourier. Caracteristicamente a transformada de Fourier é uma “transformada integral” que busca expressar uma função matemática em termos de função de base sinusoidal (são funções reais que relacionam um ângulo de um triângulo retângulo a razões de dois comprimentos laterais). Funções sinusoidais são largamente utilizadas na resolução posta por problemas geométricos, de navegação e locomoção em geral. Enfim fazem todo o sentido quando se trata de robótica e é implementada matematicamente na transformada de Fourier.

Na questão da implementação da transformada de Fourier para a robótica, temos o seguinte aspecto: a decomposição de um sinal em suas componentes elementares seno e cosseno. A representação de um sinal, ocorre da seguinte forma, qualquer função f(x) segundo Fourier, é escrita na forma da soma de uma série de funções seno e cosseno, conforme segue: f (x) = A1sen(x) + A2sen( x) + A3sen(3x) + A4sen(4x)... + A1cos(x) + A2cos( x) + A3cos(3x) + A4cos(4x)...

Intuindo evitar os obstáculos o espaço é transformado e os obstáculos viram pontos virtuais, nominados aqui de “espaços de configuração”. O deslocamento do objeto dá-se sempre entorno dos obstáculos, que são os pontos delimitados virtualmente nos espaços de configuração.

A transformada de Fourier é utilizada justamente na rotação do objeto em torno do obstáculo já delimitado no espaço de configuração. O movimento do robô (objeto virtual) dá-se por meio de vários espaços distintos de configuração (onde estão delimitados os obstáculos), que correspondem justamente aos graus de rotação do objeto que se move (robô virtual). É preciso para a locomoção generalista, a busca através de espaço para espaço de configuração.

Pretende-se então aqui conforme foi discorrido, dar um panorama interessante e ao mesmo tempo esclarecedor a respeito de algumas noções elementares de robótica. Bem como no tocante a questões puramente matemáticas como a transformada de Fourier.