Um novo amanhecer na robótica: rotação de objetos baseada em toque

Em um desenvolvimento inovador, uma equipe de engenheiros da Universidade da Califórnia em San Diego (UCSD) projetou uma mão robótica que pode girar objetos usando apenas o toque, sem a necessidade de entrada visual. Esse abordagem inovadora foi inspirado pela maneira fácil como os humanos manuseiam objetos sem necessariamente precisar vê-los.

Uma abordagem sensível ao toque para manipulação de objetos

A equipe equipou uma mão robótica de quatro dedos com 16 sensores de toque espalhados pela palma e pelos dedos. Cada sensor, que custa cerca de US$ 12, executa uma função simples: detecta se um objeto está tocando nele ou não. Essa abordagem é única, pois depende de vários sensores de toque de baixo custo e baixa resolução que usam sinais binários simples - toque ou não toque - para executar a rotação manual robótica.

Em contraste, outros métodos dependem de alguns sensores de toque de alto custo e alta resolução fixados em uma pequena área da mão robótica, principalmente na ponta dos dedos. Xiaolong Wang, professor de engenharia elétrica e de computação na UC San Diego, que liderou o estudo, explicou que essas abordagens têm várias limitações. Eles minimizam a chance de os sensores entrarem em contato com o objeto, limitando a capacidade de detecção do sistema. Sensores de toque de alta resolução que fornecem informações sobre textura são extremamente difíceis de simular e são proibitivamente caros, tornando difícil usá-los em experimentos do mundo real.

O poder dos sinais binários

“Mostramos que não precisamos de detalhes sobre a textura de um objeto para fazer essa tarefa. Precisamos apenas de sinais binários simples que indiquem se os sensores tocaram o objeto ou não, e eles são muito mais fáceis de simular e transferir para o mundo real”, disse Wang.

A equipe treinou seu sistema usando simulações de uma mão robótica virtual girando um conjunto diversificado de objetos, incluindo alguns com formas irregulares. O sistema avalia quais sensores na mão estão sendo tocados pelo objeto em um determinado momento durante a rotação. Também avalia as posições atuais das articulações da mão, bem como suas ações anteriores. Usando essas informações, o sistema instrui a mão robótica qual articulação precisa ir para onde no próximo ponto no tempo.

O futuro da manipulação robótica

Os pesquisadores testaram seu sistema na mão robótica da vida real com objetos que o sistema ainda não encontrou. A mão robótica foi capaz de girar uma variedade de objetos sem parar ou perder o controle. Os objetos incluíam um tomate, uma pimenta, uma lata de manteiga de amendoim e um pato de borracha de brinquedo, que era o objeto mais desafiador devido ao seu formato. Objetos com formas mais complexas levaram mais tempo para girar. A mão robótica também pode girar objetos em torno de diferentes eixos.

A equipe agora está trabalhando para estender sua abordagem a tarefas de manipulação mais complexas. Atualmente, eles estão desenvolvendo técnicas para permitir que mãos robóticas peguem, arremessem e façam malabarismos, por exemplo. “A manipulação manual é uma habilidade muito comum que nós, humanos, temos, mas é muito complexa para os robôs dominarem”, disse Wang. “Se pudermos dar aos robôs essa habilidade, isso abrirá a porta para os tipos de tarefas que eles podem realizar.”

Este desenvolvimento marca um passo significativo no campo da robótica, potencialmente abrindo caminho para robôs que podem manipular objetos no escuro ou em ambientes visualmente desafiadores.