Gadget do dia: Festo BionicSoftHand

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Nova mão biônica da Festo possui sensores inerciais, de tato e até incorpora inteligência Artificial para dar uma “mãozinha do trabalho” (trocadilho intencional!)

Responda rápido, o que é que Steve Austin, Douglas Reynholm, Luke Skywalker e até Alita, Anjo de Combate tem em comum?

Sim amiguinhos, acertou quem disse mão robótica!

O bacana é que essa idéia de uma mão artificial capaz de reproduzir fielmente os movimentos da mão humana está deixando de ser coisa de ficção científica (ou de comédia britânica) para se tornar um produto de fato, caso do mais recente projeto da Festo — o BionicSoftHand:

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Biônica x Mecânica

Criada pelo notório Bionic Learning Network a grande sacada desse projeto é que, ao contrário de outros exemplos baseados em sistemas mecatrônicos, a solução do pessoal de Esslingen é bem curiosa e até mais elegante, já que ao invés de motores ela utiliza ar comprimido para movê-la com um alto nível de desenvoltura:


E ao contrário da mão humana, os dedos da BionicSoftHand não possuem ossos. No lugar de cada uma delas existe um tubo de elastômero na forma de câmara de ar que — quando vazia — mantém o dedo esticado mas, ao enchê-las com ar comprimido, o aumento da pressão interna faz com que elas se dobrem, reproduzindo assim o movimento de abre e fecha dos dedos de maneira simples e eficiente, o que também nos leva a crer que eles são os mais usados para pegar e segurar objetos.

Fora isso, tanto o dedo polegar quanto o indicador possuem um módulo pneumático adicional que permite girá-los para os lados, proporcionando assim um total de 12 graus de movimentos:

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Outra característica bem interessante é que ela foi equipada com sensores inerciais que servem para monitorar os movimentos da mão e registrá-los no computador e sensores de tato que são usados para identificar objetos e medir a força aplicada na hora de segurá-los.

Finalmente, ela possui uma pequena placa-mãe embutida na parte de cima da mão que controla seus movimentos e um conjunto pneumático no seu antebraço formado por 24 piezo-válvulas e uma placa controladora de fluxo de ar equipada com sensores de pressão que controlam de maneira precisa o ar que entra e sai de cada dedo e dos módulos de giro:

Segundo a empresa, os dedos medem entre 7,9 e 9,8 cm sendo que a carga máxima suportada pela mesma de é ~4 kg dependendo da posição da mão.

No total a BionicSoftHand vem equipada com 11 sensores inerciais sendo três em cada dedo e um na parte de cima da mão, 15 sensores de tato nos dedos, e 14 sensores de pressão na placa controladora de fluxo de ar. A tecnologia das válvulas — batizada de Festo Motion Terminal VTEM — foi desenvolvida pela própria empresa e já sua pele é quase toda de Silicone com algumas partes feitas de Dyneema um tecido sintético de alta resistência com trama em 3D.

E quando posso trocar minha mão velha por uma dessas?

Vale a pena ressaltar que — pelo menos até onde sabemos — o BionicSoftHand não foi criado para fins prostéticos e sim para aumentar o nível de interatividade e de colaboração entre homens e máquinas no mesmo ambiente de trabalho ou seja, o robô não como um substituto e sim como um companheiro para dar uma “mãozinha” (trocadilho intencional, de novo) numa tarefa mais difícil:

Ou seja, pela visão da empresa, nada mais natural do que equipar um robô com uma garra que tenha a mesma aparência de uma mão humana, capaz de interagir de maneira natural com as pessoas e até aprender coisas novas com nesse relacionamento.

Mão inteligente

E como está ocorrendo em outras indústrias, a Festo também começa a incorporar tecnologias de Inteligência Artificial em seus produtos e serviços, cujo objetivo é de permitir que seus sistemas robóticos e de automação sejam capazes de aprender e assimilar novas tarefas por meio de aprendizado de máquina, sem precisar assim depender de um desenvolvedor para criar um programa para realizar uma tarefa específica e ter que atualizá-la toda vez que a tarefa mude.

Sob esse ponto de vista, devido a complexidade dos movimentos que o BionicSoftHand é capaz de realizar, as atuais técnicas de programação não são capazes de tirar o máximo proveito do seu potencial produtivo, de modo que o ideal seria que ela fosse capaz de aprender sozinha como adaptar o seu comportamento nas mais diferentes situações, tornando-se assim mais habilidosa com o passar do tempo.

Para resolver esse desafio, a empresa está empregando uma técnica de IA batizada de Reinforced Learning (ou RL) na sua mão biônica, cujo princípio de funcionamento é muito parecido com a do ser humano, ou seja, o resultado obtido numa experiência — seja ele positiva ou negativa— é válida para formar uma base de informações que pode ser classificada e algum conhecimento possa ser extraído disso, ou seja, coisas positivas (e negativos) são “reforçadas” por meio da repetição de um fato — algo como “concluí que fogo é perigoso porque queimei meus dedos várias vezes.”

Assim, ao invés de fazer com que a BionicSoftHand simplesmente imite uma certa ação, determina-se um objetivo que ela deve aprender por tentativa e erro.

Como exemplo, a empresa apresentou um experimento onde a mão robótica manipula um dodecaedro, sendo que o objetivo no final é de mostrar uma determinada face para cima.

Para isso, a mão conta com uma câmera de computer vision (como as RealSense da Intel) e algoritmos de inteligência artificial que assimilam a maneira como a mão movimenta o objeto e utiliza essa informação para criar uma versão “virtual” dela mesma…


… que depois é passada para o computador para acelerar o processo de manipulação do objeto por meio de técnicas de processamento paralelo, acelerando assim ainda mais o aprendizado da máquina:

A propósito, já tínhamos visto algo parecido em 2017 durante nossa visita ao Grupo Octo da Autodesk, só que o experimento deles era feito com bloquinhos de Lego:

A grande vantagem por trás dessa técnica de virtualização é que isso acelera dramaticamente o processo de aprendizagem, já que enquanto um robô de verdade é capaz de realizar — digamos — 10 mil operações físicas, no mundo digital 10 mil robôs virtuais seriam capaz de realizar em paralelo 10 mil operações simuladas.

E isso sem falar que o que foi aprendido por um robô pode ser compartilhado com os outros, ou seja, qualquer erro cometido por um deles não será repetido pelos outros, acelerando ainda mais o processo de aprendizado ao mesmo tempo que reduz o número de erros.

Por fim quando a tarefa foi aprendida e dominada com perfeição pela mão virtual, esse conhecimento é repassado para a mão real que, de agora em diante passará a selecionar e mostrar a face desejada.

E isso sem falar que essas novas habilidades podem ser compartilhadas pela grande rede com outros sistemas compatíveis ao redor do mundo, algo por sinal muito parecido com o sistema de IA do Tachikoma, a aranha robô da franquia Ghost in The Shell cuja versão em quadrinhos data do fim dos anos 1980.

Aplicações presentes e futuras

Como já dissemos antes, o maior atrativo dessa mão biônica está na colaboração direta e segura entre homem e máquina dentro de um mesmo mesmo ambiente de trabalho.

Sob esse ponto e vista, o principal uso do BionicSoftHand é de ser uma “mão amiga” (trocadilho intencional) no ambiente industrial das fábricas do futuro, em especial na área de manutenção onde uma “mãozinha extra” (de novo!) sempre ajuda.

Outra aplicação bem interessante seria no campo na manipulação remota, ou seja, com a ajuda de câmeras de computer vision um braço robô equipado com a BionicSoftHand seria capaz de imitar os gestos e os movimentos de uma pessoa…

… permitindo assim ele manipular remotamente (e de um local seguro) materiais perigosos e/ou tóxicos para o ser humano.

Fora isso, essa mão biônica também terá um papel importante nas fábricas do futuro a medida que cresce a demanda por processos de produção cada vez mais flexíveis e adaptáveis de acordo com a demanda, com máquinas e instalações capazes de ajustarem de maneira autônoma para cada produto que será produzido.

Legal, né?

Mais informações aqui.

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Sobre o autor

Mário Nagano

Desde o século passado Mario Nagano analisa produtos e já escreveu sobre hardware e tecnologia para veículos como PC Magazine, IDGNow!, Veja e PC World.
Em 2007 ele fundou o Zumo junto com o Henrique assumindo o cargo de Segundo em Comando, Editor de Testes e Consigliere.

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