\section{Evolução dos Robôs Humanóides}

Ao longo da história existiram grandes mentes cuja imaginação, aliada ao seu engenho, permitiu atingir aquilo a que actualmente é conhecido pelo campo da robótica humanóide. Esta evolução é notória desde a criação dos primeiros engenhos que, de certa forma, tentavam imitar os movimentos dos seres humanos na realização de certas tarefas, até a actualidade onde é possível constatar que sistemas mecânicos de elevada complexidade são capazes de andar, ou dançar.

Esta secção tem o objectivo de dar a conhecer algumas dessas mentes, e o seu respectivo trabalho. 

\subsubsection{Humanóides na Antiguidade}

As origens da construção dos primeiros humanóides remonta à China no século III a.C. onde nos textos de Lie Zi é descrito um encontro supostamente ocorrido muitos anos antes entre o Rei Mu da dinastia de Zhou (947-928 a.C.) e o artesão Yan Shi. Yan Shi terá apresentado ao rei uma figura humana que era capaz de caminhar, de cantar e de dançar, em resposta as solicitações do seu criador\cite{chinese}.

Outro autor cujo trabalho na área engenharia mecânica é bastante conhecido é o do inventor árabe Ismail Al-Jazari (1136-1206). Al-Jazari é bastante conhecido devido à sua variedade de invenções, que vão desde a criação de mecanismos de elevação de água, a relógios a fontes e autómatos. O seu maior contributo na área dos humanóides foi a criação de um barco com quatros músicos autómatos (Figura \ref{aljazari}). O mecanismo de accionamento era composto por um cilindro rotativo com pinos que posteriormente accionava alavancas que faziam com que os músicos actuassem\cite{jazari}.

\begin{figure}[h!]
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\includegraphics[width=150mm]{capitulo1/imagens/aljazari}
\caption[Músicos autómatos de Al-Jazari]{Músicos autómatos de Al-Jazari.\cite{jazari}}
\label{aljazari}
\end{figure}

\subsubsection{Humanóides nos Séculos XIV a XIX}

Apesar de ter sido descrito um grande número de autómatos desde a antiguidade, foi apenas no século XIV que este trabalho começou a ser mais notório. Tal deve-se a grandes inventores como Leonardo da Vinci.

Leonardo da Vinci (1452-1519) terá sido talvez um dos maiores génios que a humanidade conheceu devido ao seu grande talento nas mais diversas áreas como a pintura, a escultura, a engenharia, a anatomia, entre muitas outras. Reconhecido pelos mais diversos trabalhos, desde a famosa pintura de Mona Lisa ou d'A Última Ceia, bem como o desenho do Homem Vitruviano. Em 1495 Leonardo projectou um mecanismo humanóide (Figura \ref{davinci}) que supostamente era capaz de andar, sentar-se, mexer os braços, e de mexer a cabeça enquanto abria e fechava a boca\cite{evol_humanoid}.

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\includegraphics[width=110mm]{capitulo1/imagens/davinci}
\caption[Modelo baseado no robô de Leonardo da Vinci]{Modelo baseado no robô de Leonardo da Vinci.\cite{davincifoto}}
\label{davinci}
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No século XVIII assistiu-se a um período muito produtivo no desenvolvimento de autómatos capazes de executar movimentos semelhantes aos dos seres humanos, mas no entanto foi apenas no século XIX que muito deste desenvolvimento se materializou \cite{evol_humanoid}.

Durante esta era, um dos inventores mais influentes foi Jacques de Vaucanson (1709-1782), que, em 1738, apresentou à Academia de Ciências três dos seus trabalhos (Figura \ref{vaucanson}). Estes trabalhos apresentados eram compostos por um tocador de flauta, um pato e um tocador de tambor. Ambos os músicos tocavam os instrumentos de forma semelhante ao ser humano, o pato era reconhecido por ser o primeiro automatismo capaz de simular a digestão da sua comida \cite{vaucanson}. 

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\includegraphics[width=110mm]{capitulo1/imagens/vaucanson}
\caption[Autómatos de Jacques de Vaucanson]{Autómatos de Jacques de Vaucanson.\cite{vaucansonfoto}}
\label{vaucanson}
\end{figure}

Em 1773, Pierre Jaquet-Droz e Jean Frédéric foram os responsáveis pelo desenvolvimento e criação dos primeiros mecanismos capazes de escrever (Figura \ref{jaquetdroz} à direita), desenhar (Figura \ref{jaquetdroz} à esquerda), e tocar música (Figura \ref{jaquetdroz} ao centro), tendo este último sido obra do filho de Pierre, Henry-Louis \cite{vaucanson}. 

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\includegraphics[width=110mm]{capitulo1/imagens/jaquetdroz}
\caption[Autómatos de Pierre e Henry-Louis]{Autómatos de Pierre e Henry-Louis.\cite{jaquetdroz}}
\label{jaquetdroz}
\end{figure}

A história dos humanóides no século XIX fica essencialmente marcada pelo aparecimento do \textit{Steam Man} e do \textit{Electric Man}. O \textit{Steam Man} surge do trabalho de Zadoc P. Dederick e de Isaac Grass, que em 1868 desenvolveram e construíram um homem mecânico movido a vapor que puxava uma carroça (Figura \ref{steamman}) \cite{steamman}. O \textit{Electric Man} (Figura \ref{eleman}) surgiu em 1885 pelas mãos de Frank Reade Junior, e trata-se da versão eléctrica do \textit{Steam Man} com algumas modificações \cite{evol_humanoid}.

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\includegraphics[width=75mm]{capitulo1/imagens/steamman}
\caption[Steam Man]{Steam Man.\cite{steameleman}}
\label{steamman}
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\includegraphics[width=50mm]{capitulo1/imagens/eleman}
\caption[Electric Man]{Electric Man.\cite{steameleman}}
\label{eleman}
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\subsubsection{Humanóides na Actualidade}

Foi no século XX que se deu a explosão no desenvolvimento de humanóides, tendo surgido inúmeras plataformas com capacidades extraordinárias. No entanto, nesta parte serão apenas mostradas algumas das mais importantes e  cuja contribuição e desenvolvimento originou o aparecimento de ainda mais plataformas.

O primeiro robô humanóide da era moderna surgiu em 1938 e chamava-se \textit{ELEKTRO} (Figura \ref{elektro}). Este robô foi desenvolvido pela sociedade Westinghouse e simulava o andar, falar e fumar \cite{evol_humanoid}.

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\includegraphics[width=50mm]{capitulo1/imagens/elektro}
\caption[Robô \textit{ELEKTRO} de 1938]{Robô \textit{ELEKTRO} de 1938.\cite{elektro}}
\label{elektro}
\end{minipage}
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\includegraphics[width=65mm]{capitulo1/imagens/wasubot}
\caption[Robô \textit{WASUBOT} de 1985]{Robô \textit{WASUBOT} de 1985.\cite{kato}}
\label{wasubot}
\end{minipage}
\end{figure}

Em 1967 surgiu no Japão uma plataforma humanóide desenvolvida na Universidade de Waseda por Ichiro Kato. O trabalho desenvolvido por Ichiro Kato centrou-se essencialmente na área da locomoção bípede, contudo  também ficou conhecido pelo seu trabalho na cons-trução de um robô, o WASUBOT (Figura \ref{wasubot}), que era capaz de ler e tocar uma partitura num sintetizador \cite{kato}. O trabalho desenvolvido por esta universidade ao longo dos anos pode ser divido em duas séries, a série Waseda Legged (WL) e a série WABIAN. A série WL (figuras \ref{wl135} e \ref{wl91012}) teve inicio em 1967 com o primeiro modelo o WL-1, e como último modelo o WL-16 em 2004.

\begin{figure}[h!]
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\includegraphics[width=150mm]{capitulo1/imagens/wl135}
\caption[Série Waseda Legged WL-1 a WL-5]{Série Waseda Legged - WL-1 (1967) WL-3 (1969) WL-5 (1971)\cite{katofoto}}
\label{wl135}
\end{figure}

\begin{figure}[h!]
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\includegraphics[width=150mm]{capitulo1/imagens/wl91012}
\caption[Série Waseda Legged WL-9DR a WL-16]{Série Waseda Legged - WL-9DR (1979) WL-10R (1983) WL-12 (1986) WL-16 (2004)\cite{katofoto}}
\label{wl91012}
\end{figure}

A série WABIAN (Figura \ref{wabian}) começou a ser desenvolvida em 1996, e consistia na criação de um robô à escala humana com 35 graus de liberdade que conseguisse caminhar à mesma velocidade que um ser humano. O modelo mais recente desta série é o WABIAN-2R e é composto por 41 graus de liberdade com uma altura de 1,5 metros e 64 quilogramas.

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\includegraphics[width=100mm]{capitulo1/imagens/wabian}
\caption[Série \textit{WABIAN}]{Série \textit{WABIAN} - \textit{WABIAN} (1996) \textit{WABIAN-RV} (2000) \textit{WABIAN-2R} (2006)\cite{katofoto}}
\label{wabian}
\end{figure}

Também no Japão, surgiu uma outra plataforma humanóide que estava a ser desenvolvida pela Honda. O seu primeiro humanóide, a versão o E0, surgiu em 1986, tinha um total de 6 graus de liberdade, pesava cerca 16,5 quilogramas e era capaz de caminhar. A série E foi concluída em 1993 com a versão E6, que tinha 12 graus de liberdade e pesava cerca de 150 quilogramas; contudo, a velocidade de marcha atingida por este modelo era bastante inferior à conseguida em outros modelos dessa série. No mesmo ano surgia a versão P1, um humanóide com 1,91 metros de altura e pesando 175 quilogramas, capaz de desenvolver velocidades de marcha na ordem dos 2 quilómetros por hora, graças aos seus 30 graus de liberdade. A série P foi concluída em 1997 com a construção do modelo P3 \cite{evol_humanoid}.

\begin{figure}[h!]
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\includegraphics[width=150mm]{capitulo1/imagens/honda}
\caption[Plataforma humanóide da \textit{Honda}]{Plataforma humanóide da \textit{Honda} desde o E0 ao ASIMO (2000)\cite{honda}}
\label{honda}
\end{figure}

Em 2000 surgiu a primeira versão do que talvez seja o humanóide mais conhecido em todo o mundo: o ASIMO. Esta versão era composta por um total de 26 graus de liberdade permitindo alcançar velocidade de marcha na ordem dos 1,6 quilómetros por hora e uma velocidade de corrida de cerca de 6 quilómetros por hora. A versão actual do ASIMO apareceu em 2005 e é composta por uma estrutura que comporta 34 graus de liberdade, pesando um total de 54 quilogramas com uma altura de 1,3 metros. Esta última versão consegue atingir velocidades de marcha na ordem dos 2,7 quilómetros por hora \cite{evol_humanoid}.

No que concerne a tronco e membros de um robô humanóide, o desenvolvimento destas estruturas tem tido pouca evolução, a maioria dos braços humanóides encontrados tem menos de seis graus de liberdade e a sua utilização tem um propósito meramente estético \cite{estado_arte}. No entanto tem vindo a aparecer alguns conceitos interessantes. Exemplo disso é o robô desenvolvido pela Toyota que é capaz de tocar violino com uma grande destreza, ou também o humanóide desenvolvido pela TOSY, uma empresa Vietnamita que desenvolveu e criou uma estrutura que é capaz de jogar ping pong.

O melhor exemplo que é possível mostrar no que respeita aos membros superiores é a plataforma Robonaut. Iniciada em 1997 pela NASA, esta plataforma tem como objectivo o auxilio a astronautas na realização de tarefas em ambiente extremamente perigosos como o espaço. O desenvolvimento desta plataforma culminou na construção do primeiro protótipo o Robonaut R1 em 2006. Em 2010 foi revelada uma nova versão o Robonaut R2 (Figura \ref{robonaut2}). Constituído por um total de 47 graus de liberdade, com uma altura aproximada de 1 metro e um peso total de cerca de 150 quilogramas, este robô era mais rápido é mais ágil que o seu antecessor \cite{nasa}.

\begin{figure}[h!]
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\includegraphics[width=150mm]{capitulo1/imagens/robonaut2}
\caption[Robô humanóide da \textit{NASA} Robonaut-R2]{Robô humanóide da \textit{NASA} Robonaut-R2\cite{nasa}}
\label{robonaut2}
\end{figure}

