Mão robótica manipula objetos usando apenas o tato, sem visão

Redação do Site Inovação Tecnológica - 26/07/2023

A técnica é particularmente interessante porque usa apenas sensores muito simples e de baixo custo.
[Imagem: Zhao-Heng Yin et al. - 10.48550/arXiv.2303.10880]

Tato robótico

Inspirados pela maneira fácil e natural que os humanos lidam com objetos sem precisar olhar para eles, engenheiros desenvolveram uma nova abordagem que permite que uma mão robótica gire objetos apenas por meio do toque.

É uma novidade porque, até agora, a destreza das mãos robóticas vinha sendo fundamentalmente baseada na visão artificial, com câmeras filmando o objeto e enviando os comandos de manipulação para o robô.

A mão robótica consegue girar suavemente uma grande variedade de objetos, desde pequenos brinquedos, latas e até frutas e vegetais, sem machucá-los ou esmagá-los.

Para isso, foram usados 16 sensores de toque na palma e nos dedos da mão robótica, que tem apenas quatro dedos. Cada sensor custa cerca de US$ 12 e tem uma função simples: Detectar se um objeto está tocando nele ou não.

Já existem sensores muito mais avançados, e até soluções sensoriais em superfícies inteiras, mas o hardware de baixo custo ajudou a comprovar o conceito, sobretudo o baixo poder computacional necessário para a manipulação.

"Aqui, nós usamos uma solução muito simples," disse o professor Xiaolong Wang, da Universidade da Califórnia em San Diego. "Mostramos que não precisamos de detalhes sobre a textura de um objeto para fazer essa tarefa. Precisamos apenas de sinais binários simples de se os sensores tocaram o objeto ou não, e são muito mais fáceis de simular e transferir para o mundo real."

A simplicidade do projeto facilita a implementação e amplia as possibilidades de uso.
[Imagem: Zhao-Heng Yin et al. - 10.48550/arXiv.2303.10880]

Sensores binários simples

Os pesquisadores observam que ter uma grande cobertura de sensores de toque binários - está tocando ou não está tocando - fornece à mão robótica informações suficientes sobre a estrutura 3D e a orientação do objeto, permitindo girá-lo com sucesso sem visão.

Eles primeiro treinaram seu sistema executando simulações de uma mão robótica virtual girando um conjunto diversificado de objetos, incluindo alguns com formas irregulares - essas simulações são muito mais complexas com os sensores mais avançados e mais caros, que coletam muito mais informações a serem processadas.

O sistema avalia quais sensores estão sendo tocados pelo objeto em um determinado momento durante a rotação e avalia as posições atuais das articulações da mão, bem como suas ações anteriores. Usando essas informações, o sistema informa à mão robótica qual articulação precisa ir para onde no próximo ponto no tempo para manipular o objeto da forma desejada.

Os resultados da simulação foram então passados para uma mão robótica experimental, que lidou com destreza com um tomate, uma pimenta, uma lata de pasta de amendoim e até um patinho de borracha de brinquedo, que foi o objeto mais desafiador devido ao seu formato mais complexo.

Manipulações mais complexas

A equipe agora está trabalhando para estender sua técnica a tarefas de manipulação mais complexas, 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."

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