Engenheiros Trabalhando em Robô Humanóide de Duas Pernas

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

O robô criado pela equipe tem um “torso mecanizado e duas pernas”. Eles podem controlar o robô remotamente por meio de um humano que usa um colete que transmite informações sobre o movimento e forças de reação ao solo do humano.

O operador humano pode 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 ajuste e estabilize o robô.

Nos experimentos e testes realizados, os humanos foram capazes de manter com sucesso o equilíbrio do robô, mesmo quando ele pulava e caminhava no lugar com o humano.

Joao Ramos, um pós-doutorado 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 você pode compensar adequadamente”, diz ele. “Agora, se você quiser abrir uma porta pesada, o humano pode comandar o robô para jogar seu corpo contra a porta e abri-la, sem perder o equilíbrio.”

Ramos é atualmente professor assistente na Universidade de Illinois em Urbana-Champaign, e ele publicou o estudo emScience Robotics.Sangbae Kim, professor associado de engenharia mecânica do MIT, é o coautor do estudo.

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

Trabalho Anterior

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 por meio de teleoperação. De acordo com os pesquisadores, essa forma de operação tem vantagens humanísticas.

“Porque você tem uma pessoa que pode aprender e se adaptar no voo, um robô pode realizar movimentos que nunca praticou antes [por meio de teleoperação]”, diz Ramos.

HERMES foi capaz de realizar ações como derramar café em uma xícara, cortar lenha com um machado e usar um extintor para apagar um incêndio. Essas ações exigem o uso do corpo superior do robô, e os algoritmos correspondem à posição dos membros do robô com a do operador. A única razão pela qual HERMES foi capaz de realizar ações de alto impacto foi porque ele foi colocado no lugar, o que torna muito mais fácil manter o equilíbrio. Dar qualquer passo provavelmente resultaria na queda do robô.

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

Little Hermes

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

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

Imitar os movimentos humanos foi uma coisa, mas imitar o equilíbrio é mais difícil. A equipe identificou o equilíbrio como contendo dois principais aspectos, 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 eventualmente encontraram um modelo para usar em Little HERMES.

Little HERMES pôde ser controlado por meio do colete, e Ramos pôde sentir os movimentos do robô. Um dos testes envolveu Little HERMES sendo atingido por um martelo, e Ramos sentiu o colete puxar na direção que o robô se moveu. À medida que Ramos resistia ao movimento, o robô seguiu, permitindo que ele mantivesse o equilíbrio e evitasse cair.

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

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