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CIÊNCIA

Braço mecânico age como supergoleiro

Pesquisadores suíços conseguem ensinar máquina a pegar no ar qualquer objeto lançado em sua direção. O equipamento poderá ser usado em satélites para coletar detritos espaciais

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postado em 13/05/2014 14:00 / atualizado em 13/05/2014 11:58

Roberta Machado

Com 1,5m de comprimento e três articulações, o braço robótico é capaz de reagir aos objetos em cinco milésimos de segundo (Alain Herzog/EPFL) 
Com 1,5m de comprimento e três articulações, o braço robótico é capaz de reagir aos objetos em cinco milésimos de segundo

Engenheiros da Escola Politécnica Federal de Lausanne (EPFL), na Suíça, ensinaram um braço robótico a agarrar objetos jogados no ar. Esse goleiro mecânico foi treinado até desenvolver um “instinto” próprio e conseguir pegar coisas de diferentes formas arremessadas de qualquer direção. A máquina, de 1,5m de comprimento, tem quatro dedos e três pontos de articulação, o que a permite reagir ao estímulo de um objeto se aproximando em apenas cinco centésimos de segundo. O robô já mostrou que pode agarrar desde uma simples bola até algo mais complexo, como uma raquete de tênis. O aparelho foi apresentado no jornal especializado IEEE Transactions on Robotics e pode ser usado em satélites para colher materiais espaciais.

Os pesquisadores mostraram à máquina como responder a um objeto arremessado, dando exemplos de possíveis trajetórias que ele poderia imitar. Como uma criança, a máquina foi literalmente guiada pela mão durante todo o processo, em um modelo chamado de programação por demonstração. Conforme os itens eram arremessados em direção ao robô, uma pessoa reposicionava o braço manualmente, mostrando a ele como deveria se mover.

Os engenheiros arremessaram uma série de objetos, e a máquina usou imagens registradas por meio de câmeras para criar um modelo do movimento do objeto com base na trajetória, na velocidade e no movimento rotacional. Os pesquisadores traduziram, então, as observações do robô em uma equação que resume seu aprendizado. Depois do treinamento, a máquina conseguiu corrigir a posição em tempo real, prevendo a trajetória dos objetos jogados com alta precisão e agarrando-os.

Adaptação
“O ponto forte desse trabalho está no algoritmo que desenvolvemos para permitir a adaptação veloz de movimentos em uma fração de segundo. Não são necessários grandes comandos computacionais. A solução está definida, não há necessidade de reotimizá-la como em outras abordagens”, explica Aude Billard, chefe do laboratório de algoritmos e sistemas de aprendizagem na EPFL. O projeto levou quatro anos para ser concluído e teve o custo avaliado em 900 mil reais.

As máquinas atuais cumprem tarefas específicas e não são capazes de responder a um estímulo tão rapidamente. Sistemas tradicionais se limitam a seguir caminhos e recalcular percursos, em casos de mudanças. O braço mecânico programado na Suíça, no entanto, responde em uma fração de segundo. Além do método de programação, o complexo sistema de articulação da máquina, fabricada na Coreia do Sul, é fundamental para o feito: ela tem 16 graus de liberdade, nove a mais do que o braço humano.

O dispositivo é considerado o mais rápido nesse tipo de movimento, mas é a primeira vez que ele passa por um “treinamento” do tipo. “Isso envolve muitas tecnologias de processamento de imagens. Não é só como o robô vai receber, mas também dar o comando para ele rotacionar e pegar adequadamente o objeto”, comenta Dante Augusto Couto Barone, coordenador do Laboratório de Robótica Inteligente do Instituto de Informática da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS). “É interessante por ser uma robótica de inspiração humana que pode ser retroalimentada por humanos, mas que também pode ter liberdade para cumprir a mesma tarefa de forma melhor ou de outra forma”, elogia Barone, que já coordenou na UFRGS o desenvolvimento de um braço capaz de resolver o quebra-cabeça de um cubo mágico em poucos minutos.

Utilidade
O braço robótico de resposta rápida faz parte de um projeto do centro espacial suíço e pode, no futuro, ser uma ferramenta em satélites. Uma vez em órbita, ele pode ser ensinado a pegar detritos espaciais que estejam orbitando a Terra. A tarefa seria um desafio para o robô, pois a trajetória de objetos no espaço não é completamente previsível. Na Terra, o sistema também foi testado com uma garrafa cheia de água até a metade. Mesmo quando o objeto mudava a trajetória conforme o líquido se movia no interior, o equipamento era capaz de agarrá-lo.

Os pesquisadores acreditam que o robô também possa usar esse reflexo rápido para se desviar de objetos. “A princípio, os robôs precisam evitar o próprio corpo ou outros corpos quando estão interagindo em um ambiente dinâmico”, exemplifica Aude Billard. Ele poderia, ainda, combinar as duas habilidades em seu trabalho no espaço: além de pegar os detritos flutuantes, a máquina seria capaz de evitar pedaços menores desse lixo espacial.

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