Simulador cria dinâmica simplificada para robôs humanoides

Antonio Carlos Quinto - Agência USP - 23/06/2009

Cientistas da USP desenvolveram um simulador de robôs bípedes com uma dinâmica simplificada e que será capaz de determinar trajetórias específicas para a construção de diversos modelos de robôs.

No projeto, desenvolvido pelo engenheiro Cauê Peres, houve inclusive simulações em relação a obstáculos. "Num primeiro momento projetamos um pequeno degrau de 1 centímetro (cm). Depois, aumentamos para 20 cm. Em todas as simulações o sistema respondeu satisfatoriamente. No quarto passo após o obstáculo, a marcha é retomada normalmente", descreve Peres.

O projeto poderá ser aplicado tanto no desenvolvimento de robôs humanoides quanto no desenvolvimento e aperfeiçoamento de próteses, principalmente pernas robóticas e biônicas.

Equilíbrio do robô

A idéia básica do projeto foi montar todo o fundamento teórico e matemático que permita ao robô o movimento antropomórfico, semelhante ao do ser humano. "Imaginamos então uma tíbia mais longa que seria ligada ao fêmur por uma articulação simples", explica Peres.

Enquanto na perna humana o centro de gravidade da tíbia está abaixo do joelho, no sistema projetado pelo engenheiro o equilíbrio seria feito por meio de contrapesos localizados justamente no prolongamento da tíbia. "Os contrapesos seriam então acionados por um motor localizado na região da cintura do robô, por meio de correias ligadas diretamente à tíbia", descreve Peres.

Enquanto o andar humano exige o trabalho de cerca de 350 pares de músculos, no projeto de Peres os contrapesos viabilizam um projeto relativamente simples. Além disso, o software também gerou trajetórias otimizadas, que minimizam o tempo de percurso de cada passo, e que poderão ser aplicadas num futuro protótipo.

Robô com kits científicos

De acordo com o orientador de Peres, o professor Paulo Sérgio Pereira da Silva, do Laboratório e Automação e Controle (LAC) da Poli, para que todo esse fundamento teórico e matemático seja viabilizado em uma construção física seria necessário mais três ou quatro anos de pesquisas.

"Imagino que a construção física seja possível e com baixo custo. Por exemplo, usando-se kits científicos da LEGO", cita o professor. Ele lembra que a solução do problema de controle na tese de seu aluno não considera o problema tridimensional.

"Consideramos apenas o caminhar plano. Aliás, o controle do movimento lateral também tem de ser implementado", ressalta Pereira da Silva. Ele estima que o custo de um robô miniatura não seria nada absurdo, entre R$ 10 mil e R$ 50 mil, dependendo das características.

Caminhar dinâmico

O professor lembra ainda que no Brasil existem muitos trabalhos publicados sobre o assunto e com abordagens diferentes. "Por exemplo, o caminhar quase-estático, onde o movimento é suficientemente lento para o problema se reduzir a uma questão cinemática. O estudo preocupou-se com o caminhar dinâmico, que é o que o ser humano faz quando corre ou anda rápido", descreve o pesquisador do LAC.

O projeto de Peres teve início em 2003 e foi apresentado em 2008 como sua tese de doutorado na Poli, com o estudo Projeto de robôs bípedes com dinâmica simplificada: modelagem, controle e síntese de trajetórias, que teve a orientação do professor Paulo Sérgio Pereira da Silva.