Robôs ganham tato quase humano imitando a visão

Tato inspirado na visão

Nas tentativas de construir robôs que sejam realmente capazes de colaborar com os seres humanos, os engenheiros estão enfrentando um dilema físico: Para fazer um robô que tenha um tato preciso o suficiente para agarrar objetos frágeis é preciso usar sensores minúsculos e densamente agrupados na pele robótica; mas, para que esse mesmo robô detecte a aproximação de um ser humano, pelo menos a alguns centímetros de distância para evitar uma colisão, é preciso usar sensores grandes, capazes de projetar um campo elétrico mais distante.

Até agora, as leis da física ditavam que não podíamos ter as duas coisas: Sensores pequenos têm uma visão extremamente limitada, enquanto sensores grandes perdem resolução.

Xiaohua Wu e colegas da Universidade de Tecnologia do Sul da China contornaram esse gargalo fundamental recorrendo à biologia humana – curiosamente, não à biologia do tato, mas da visão humana.

Wu desenvolveu uma matriz de sensores capacitivos flexíveis que altera ativamente seu comportamento elétrico. Isso foi possível integrando uma camada de blindagem dinâmica sobre os sensores, um projeto inspirado no reflexo pupilar de proximidade do olho humano.

“Quando nos concentramos em um livro, nossas pupilas se contraem para realçar os detalhes. Quando olhamos para uma estrada escura e distante, elas se dilatam para captar mais luz. Aplicamos essa mesma lógica aos campos elétricos,” explicou o professor Yingxi Xie, coordenador da equipe.

Pele robótica inspirada nos olhos

A camada de blindagem dinâmica fica acima da matriz de eletrodos, que cobrem toda a área da pele robótica. Quando o robô precisa de feedback tátil de alta resolução, como sentir as bordas exatas de uma peça, a blindagem concentra o sinal elétrico na menor unidade possível, mascarando seletivamente a área ao redor.

E, quando o robô precisa olhar para fora para detectar obstáculos, a blindagem remove essa máscara em uma área muito maior, permitindo que os eletrodos subjacentes projetem um campo sensorial profundo no ar circundante.

O resultado representa um salto gigantesco na percepção robótica: Ao desacoplar o tamanho físico dos sensores da forma como eles são conectados eletricamente, a tecnologia mais do que dobrou a profundidade máxima de detecção, alcançando um aumento de 105% em relação aos sensores tradicionais de modo duplo.

O sensor também consegue “sentir” um objeto se aproximando a quase 10 centímetros de distância, um ganho substancial, dando a um braço robótico em movimento rápido um tempo vital para que ele possa parar antes de atingir um trabalhador humano. E, uma vez estabelecido o contato físico, a sensibilidade tátil do sensor permanece extremamente apurada, capaz de registrar o toque leve de alguns gramas ou suportar pressões elevadas de até 400 kPa.

O desafio agora será passar o delicado processo de fabricação dos sensores para a escala industrial, provendo-os ainda de robustez para operar de modo confiável nos ambientes fabris.