Engenheiros trabalhando em um robô humanoide de duas pernas

Os engenheiros estão atualmente trabalhando no desenvolvimento de um robô humanóide de duas pernas capaz de exercer força e empurrar algo enquanto mantém o equilíbrio. Uma equipe do MIT e da Universidade de Illinois em Urbana-Champaign encontrou com sucesso uma maneira de controlar o equilíbrio em um robô teleoperado. Isso desempenhará um papel crítico em conseguir que os humanóides concluam tarefas de alto impacto em ambientes difíceis. 

O robô que foi criado pela equipe tem um “tronco usinado e duas pernas”. Eles podem controlar o robô remotamente por meio de um ser humano que usa um colete transmitindo informações sobre o movimento do ser humano e as forças de reação do solo. 

O operador humano é capaz de controlar a locomoção do robô, e o colete também permite que o humano sinta os movimentos do robô. Por exemplo, o humano sentirá um puxão no colete se o robô começar a cair ou perder o equilíbrio. Isso permite que o humano reajuste e estabilize o robô. 

Nos experimentos e testes realizados, os humanos conseguiram manter o equilíbrio do robô com sucesso, mesmo quando ele saltava e caminhava no mesmo lugar do humano. 

João Ramos, um pós-doutorando do MIT, desenvolveu a nova abordagem. 

“É como correr com uma mochila pesada – você pode sentir como a dinâmica da mochila se move ao seu redor e pode compensar adequadamente”, diz ele. “Agora, se você quiser abrir uma porta pesada, o humano pode comandar o robô para jogar seu corpo na porta e empurrá-la, sem perder o equilíbrio.”

Ramos é atualmente professor assistente na Universidade de Illinois em Urbana-Champaign, e publicou o estudo em Robótica Científica. Sangbae Kim, professor associado de engenharia mecânica no MIT, é o coautor do estudo. 

A pesquisa também foi parcialmente apoiada pela Hon Hai Precision Industry Co, Ltd. e pela Naver Labs Corporation. 

Trabalho prévio

Kim e Ramos desenvolveram anteriormente o robô de duas pernas HERMES (para Highly Efficient Robotic Mechanisms and Electromechanical System), e também trabalharam em métodos que o tornaram capaz de imitar um operador via teleoperação. Segundo os pesquisadores, essa forma de operação tem vantagens humanísticas. 

“Como você tem uma pessoa que pode aprender e se adaptar na hora, um robô pode realizar movimentos que nunca foi praticado antes [via teleoperação]”, diz Ramos.

HERMES era capaz de realizar certas ações, como colocar café em uma xícara, cortar lenha com um machado e usar um extintor para apagar o fogo. Essas ações requerem o uso da parte superior do corpo do robô e os algoritmos combinam o posicionamento dos membros do robô com o do operador. A única razão pela qual o HERMES foi capaz de realizar ações de alto impacto foi porque foi instalado, o que torna muito mais fácil manter o equilíbrio. Tomar qualquer medida provavelmente resultaria na queda do robô. 

“Percebemos que, para gerar grandes forças ou mover objetos pesados, apenas copiar os movimentos não seria suficiente, porque o robô cairia facilmente”, diz Kim. “Precisávamos copiar o equilíbrio dinâmico do operador.”

pequeno Hermes

A equipe desenvolveu o Little HERMES, que é uma versão em miniatura do original. O robô tem cerca de um terço do tamanho de um adulto humano médio. Foi criado com um torso e duas pernas e foi desenvolvido especificamente para testar ações que dependem da parte inferior do corpo, incluindo locomoção e equilíbrio. 

O pequeno HERMES utiliza teleoperação, e o operador usa um colete que é usado para controlar o robô. 

Imitar os movimentos humanos era uma coisa, mas imitar o equilíbrio é mais difícil. A equipe identificou o equilíbrio como contendo dois aspectos principais, o centro de massa de uma pessoa e seu centro de pressão. 

Ramos descobriu que o equilíbrio de uma pessoa é determinado pelo centro de massa em relação ao centro de pressão. 

Depois de condensar os dados e desenvolver vários modelos, eles começaram a realizar testes. Eles finalmente encontraram um modelo para usar no Pequeno HERMES.

O pequeno HERMES podia ser controlado pelo colete, e Ramos podia sentir os movimentos do robô. Um dos testes envolveu o pequeno HERMES sendo atingido por um martelo, e Ramos sentiu o colete sacudir na direção em que o robô se movia. Como Ramos resistiu ao movimento, o robô o seguiu, permitindo que ele mantivesse o equilíbrio e evitasse cair.  

Kim e Ramos planejam continuar trabalhando no desenvolvimento de um humanóide de corpo inteiro. Eles esperam que um dia ele possa operar em uma zona de desastre, auxiliando em missões de resgate. 

“Agora podemos abrir portas pesadas, levantar ou arremessar objetos pesados, com comunicação de equilíbrio adequada”, diz Kim.