É o Santo Graal na robótica:um andróide que pode realizar tarefas complexas ao lado de humanos em um ambiente do mundo real.

O problema é que quando os robôs são solicitados a operar fora de um ambiente altamente controlado, eles tendem a ser lentos e desajeitados. Os robôs rápidos e precisos que funcionam tão efetivamente em fábricas não podem funcionar em ambientes do mundo real porque eles não podem sentir e responder imediatamente a esses ambientes. Peça-lhes para agarrar rapidamente um objeto frágil, e é provável que o esmaguem. Peça-lhes para trabalhar ao lado de um humano, e eles podem quebrar acidentalmente seu braço ou jogá-lo para fora da plataforma de carga.

"Se quisermos que os robôs trabalhem ao lado de humanos ou lidem com tarefas complexas de forma autônoma, temos que fazer um robô mais suave, "diz Peter Whitney, professor de engenharia do Nordeste, que se especializou em mecânica de robôs.

Whitney acredita que tem a resposta:hidráulica.

Enquanto trabalhava na Disney Research em Pittsburgh, ele desenvolveu Jimmy, um robô incrivelmente real que é rápido, preciso, e gentil o suficiente para brincar de pegar com um balão, pegar um ovo, e dar um tapinha na bochecha de uma garota sem causar uma concussão.

Por enquanto, Jimmy é operado como um fantoche por um humano. Esta encarnação inicial demonstra que o sistema hidráulico de Whitney pode criar uma sensação de toque que expande amplamente as capacidades do robô. Não esmaga o ovo porque o operador pode sentir sua casca através do feedback hidráulico; não atinge a garota porque o operador pode sentir seu rosto assim que o braço do robô a toca.

Mesmo que Jimmy ainda não seja autônomo, o sistema hidráulico tem muitas aplicações. Por exemplo, Whitney está trabalhando com pesquisadores da Universidade de Stanford para adaptar sua tecnologia para realizar cirurgia de ressonância magnética assistida por robô.

Porque um tubo de ressonância magnética é tão estreito, os médicos atualmente precisam rolar os pacientes para dentro e para fora do tubo enquanto realizam a cirurgia. Whitney está trabalhando com o engenheiro da Universidade de Stanford Mark Cutkosky para aperfeiçoar uma versão menor de Jimmy para realizar a cirurgia dentro do tubo, guiado por um cirurgião usando os controles fantoches. Como a tecnologia hidráulica transmite uma sensação de toque, o cirurgião seria capaz de realmente sentir o que Jimmy está fazendo dentro do tubo de ressonância magnética.

"Os robôs de Peter são elegantes em sua simplicidade e podem traduzir movimentos mecânicos de um ponto a outro com precisão, "diz Hata Nobuhiko, professora da Harvard Medical School que é diretora do programa do Brigham and Women's Hospital que adapta inovações robóticas para uso médico.

“É simples porque não depende de fios e motores e sensores para guiar o robô, "diz Nobuhiko." Não é necessário um computador para determinar quanta pressão aplicar. Em medicina, não gostamos disso porque muitas coisas podem dar errado. Você não quer que isso aconteça quando estiver dentro de um corpo humano. "

Com a tecnologia hidráulica de Whitney, Nobuniko diz que os cirurgiões serão capazes de ficar fora do tubo de ressonância magnética e realizar com precisão uma biópsia da próstata usando a "mão mágica" de Whitney. Uma das vantagens do sistema hidráulico de Whitney é que não requer nenhum material magnético ou elétrico, o que distorceria a imagem de ressonância magnética.

"É o segredo do que o torna tão preciso e leve, "diz Cutkosky." Queremos que o médico sinta como se as pontas dos dedos dela estivessem dentro da máquina de ressonância magnética, empurrando a agulha.

Whitney especula que se ele pode miniaturizar as peças-chave do sistema hidráulico, sua tecnologia pode ser adaptável à cirurgia laparoscópica.

"A cirurgia laparoscópica agora está completamente entorpecida, "diz Whitney." Todos os movimentos do cirurgião são controlados pela visão, nada pelo tato. Isso porque não há feedback de força preciso. "

Autonomia

O próximo passo, ele diz, é usar seu sistema em robôs autônomos, combinando a velocidade e a precisão dos robôs industriais com a delicadeza necessária para trabalhar ao lado dos humanos. As aplicações potenciais são enormes, variando de cuidados a idosos e trabalho de resgate, para remoção de resíduos perigosos e exploração espacial. Whitney diz que o objetivo dessa tecnologia é qualquer trabalho que exija que um robô seja preciso e rápido em um momento e compatível e gentil no próximo.

Whitney está colaborando com o professor de ciência da computação do nordeste, Robert Platt, que está desenvolvendo a inteligência artificial necessária para realizar tarefas autônomas - particularmente agarrar e manipular objetos domésticos comuns para que um robô possa ser usado para tarefas como alimentação e barbear.

"Com Jimmy, demonstramos do que o hardware será fisicamente capaz quando a inteligência artificial alcançar, "diz Whitney." Mesmo que ainda seja controlado por humanos, prova que uma aplicação autônoma é possível. "

Soluções de baixo custo

O sistema hidráulico de Whitney também tem o potencial de reduzir drasticamente o custo de robôs ágeis. Isso é particularmente importante no ambiente doméstico, onde os clientes não têm os recursos financeiros das empresas de manufatura. Seu objetivo é desenvolver um braço robótico com pelo menos sete articulações e que possa ser montado em uma cadeira de rodas ou em uma base com rodas de robô.

"Esperamos manter o custo abaixo de US $ 2, 000, que poderia ser cortado pela metade com a produção em massa. "