Físicos da Universidade de Luxemburgo recentemente apresentaram um novo material que pode se tornar um componente-chave de uma nova infraestrutura projetada para ajudar os robôs a entenderem seus arredores. A equipe mostra que o material pode ser usado para introduzir informações gráficas sob medida no ambiente, que é invisível para os humanos, mas facilmente legível por robôs. O novo material e o procedimento inovador que o torna possível foram publicados recentemente em Materiais Funcionais Avançados , uma das principais revistas do mundo no campo da ciência dos materiais.

Reino da automação

A automação generalizada é um componente-chave na quarta revolução industrial em andamento. O interesse atual em automação prevê uma enorme expansão do conceito, muitas vezes envolvendo máquinas que não são apenas automáticas, mas também autônomas e móveis, como carros autônomos ou drones. Em contraste com o que o termo "Indústria 4.0" pode sugerir, essas máquinas também podem se envolver em interação direta com os humanos, mesmo em lugares fora da produção industrial, como nossas casas ou locais de trabalho não industriais.

"Por mais benéfica que seja essa transição para a automação onipresente, também apresenta desafios significativos de muitos tipos. Um dos limites mais importantes é causado por questões de segurança:conforme demonstrado por trágicas fatalidades recorrentes envolvendo veículos autônomos, eles atualmente têm um conhecimento insuficiente de seu ambiente, apesar do sensor de bordo de última geração e da tecnologia de computação. Simplesmente não é fácil entender o que está ocupado, mundo complexo e confuso que nós, humanos, criamos e vivemos, cheio de sinais, alguns importantes, alguns apenas distraindo, e outros ainda sendo puro ruído, "explica Jan Lagerwall, Professor do Departamento de Física e Ciência dos Materiais (DPhyMS) da Universidade de Luxemburgo e investigador principal do estudo.

Nova abordagem usando cristais líquidos

Embora a maioria das tentativas de permitir que robôs acessem ambientes povoados por humanos se concentrem em fornecer aos robôs uma combinação de múltiplas entradas sensoriais e enorme poder computacional, uma abordagem diferente é agora proposta pelo Prof. Jan Lagerwall e seus dois membros da equipe Yong Geng e Rijeesh Kizhakidathazhath da Universidade de Luxemburgo, em colaboração com o Prof. Mathew Schwartz, que é especialista em automação e design de ambiente construído no New Jersey Institute of Technology.

O principal avanço apresentado no artigo é a realização de esferas retrorrefletivas feitas de cristais líquidos colestéricos, que são transformados em estado sólido por um processo chamado polimerização. De certa forma, essas esferas são semelhantes aos retrorrefletores que temos nos coletes de segurança em nossos carros, em placas de trânsito e em certas roupas, porque eles enviam luz de volta à fonte, independentemente da direção em que são iluminados. Mas há duas diferenças muito importantes que tornam esses refletores esféricos colestéricos (CSRs) tão úteis. Primeiro, a reflexão é limitada a uma faixa estreita de comprimento de onda, explicando porque o olho humano não os vê. Segundo, o reflexo é circularmente polarizado, da mesma forma que cada um dos dois filmes exibidos simultaneamente em um cinema 3D são polarizados circularmente, de maneiras opostas.

"Se você já tirou os óculos em um cinema 3D, deve ter notado que o olho humano não consegue distinguir as diferentes polarizações, pois nossos olhos veem os dois filmes, e simplesmente experimentamos um estranho efeito de "sombra". Os óculos contêm polarizadores circulares, um destro e outro canhoto, garantindo que nosso olho direito veja apenas o filme para o olho direito, a esquerda apenas o filme para o olho esquerdo. Fora de um cinema, o mundo raramente é polarizado circularmente e isso significa que a polarização circular dos CSRs é bastante singular. Um robô projetado para ler informações codificadas por CSR terá duas câmeras, ambos operando nas regiões ultravioleta e / ou infravermelho em que os CSRs refletem, e cada um terá um polarizador circular de tipo diferente, assim como óculos de cinema 3D. O robô subtrai uma imagem da outra, o que significa que todas as informações visuais que não são polarizadas circularmente, que é todo o conteúdo, exceto os CSRs, é cancelado, porque essas informações parecem idênticas para as duas câmeras. Mas os CSRs permanecem, porque são visíveis apenas para uma câmera, mas não para a outra. Isso permite que o robô identifique as informações codificadas por CSR de forma extremamente rápida, com poder de computação mínimo, e sem risco de falsos positivos, "explicam os cientistas.