IA permite que novo robô manipule objetos macios e flexíveis

Diga olá ao robô chamado Bifrost. Com a ajuda da tecnologia de IA, ele usa seus recursos táteis para manipular objetos macios e flexíveis conforme solicitado.

“Apesar da impressão que muitos de nós temos da mídia, os robôs ainda têm um longo caminho a percorrer antes de conseguirem manipular os chamados objetos compatíveis com proficiência”, diz o pesquisador norueguês Ekrem Misimi.

Misimi acredita que são necessárias muito mais pesquisas antes que isso possa ser realizado.

“É por isso que estamos orgulhosos de ter desenvolvido um método que permite aos robôs aprender a manipular objetos deste tipo. Esta é uma investigação inovadora que oferece um grande potencial de inovação”, afirma.

“A tecnologia atualmente em desenvolvimento pode ter muitas aplicações numa vasta gama de indústrias – mas, acima de tudo, no setor alimentar, onde não faltam objetos compatíveis.”

Uma abordagem baseada em IA

A nova tecnologia surgiu como parte de um projeto, também chamado BIFROST, que na mitologia nórdica se refere a uma “ponte”. Porém, a inspiração para o método começou na cozinha e, mais especificamente, nas etapas do preparo de um humilde filé de bacalhau para o jantar.

“Estamos todos familiarizados com este processo, sem pensar muito profundamente sobre ele”, diz Misimi. “Mas se você pensar um pouco, descobrirá que está realizando uma série de operações diferentes no filé. No passado, os robôs eram incapazes de realizar tais tarefas, porque até recentemente eles só tinham sido treinados para agarrar objetos que eram rígidos e não conformes. Além disso, é um desafio fazer com que um robô execute novas tarefas para as quais não foi treinado”, diz ele.

No campo da IA, os robôs lutam com o que é conhecido como capacidade de generalização – algo em que os humanos são muito adeptos. Para ter sucesso, os pesquisadores desenvolveram uma nova abordagem baseada na inteligência artificial. Eles treinam o robô fazendo com que ele execute tarefas semelhantes às que teria que realizar no mundo real. Compreensivelmente, para começar, estas tarefas não envolvem filés de bacalhau.

Tarefas demoradas são as mais difíceis

Sobre a mesa encontra-se um saco de pano alongado cheio de arroz, aqui simulando um filé de bacalhau. Tem a forma de um “I”, mas em resposta a um comando dos pesquisadores, o robô o manipula em um “C”.

“Conseguimos assim fazer com que o robô manipule um objeto tridimensional compatível sob encomenda”, diz Misimi. “Por si só, isto pode não parecer muito impressionante. No entanto, o robô não foi previamente treinado para utilizar esta forma específica”, diz ele.

Misimi acrescenta que é fácil para o ser humano realizar tarefas por longos períodos até terminar o que pretende fazer, mas isso é muito mais desafiador para um robô.

“Uma combinação de aprendizagem e percepção é essencial para que um robô possa completar tais tarefas manipulativas.

“Quanto mais complexa for uma tarefa, mais tempo um robô levará para aprender como completá-la”, diz Misimi. “E quanto mais tempo leva, mais exigente se torna para o robô.”

Novas oportunidades

A equipe de pesquisa publicou recentemente um artigo sobre o método como parte do Conferência Internacional IEEE 2024 sobre Robótica e Automação (ICRA) processos. A equipe explica que a manipulação robótica baseada em IA oferece novas oportunidades que anteriormente estavam além da nossa imaginação.

“O que é tão legal nesse método é que o robô é treinado exclusivamente por meio de simulação”, diz Misimi.

O conhecimento é então transportado para o mundo real, sem qualquer treinamento adicional. Isto é completamente novo. O foco principal dos pesquisadores tem sido treinar os robôs em habilidades inspiradas naquilo que os humanos podem fazer.

“De certa forma, estamos a torná-los mais bem colocados para realizar tarefas que exigem destreza humana – tarefas que hoje só podem ser realizadas por humanos, tanto em termos de aprendizagem como de percepção”, diz Misimi.

O termo percepção é usado aqui para descrever a capacidade de estar consciente do que está acontecendo ao nosso redor, para que uma tarefa possa ser planejada com antecedência e depois executada. Uma combinação de aprendizagem e percepção é essencial para que um robô possa completar tarefas de manipulação hábeis.

Manipulações sucessivas são complicadas

Quando um robô é encarregado de manipular um determinado objeto, ele precisa combinar suas capacidades visuais com a percepção.

“Nessas situações, também pode ser necessário trabalhar algum tempo para concluir a tarefa”, diz Misimi. “Para manipular o objeto em uma nova forma, o robô tem que realizar muitas ações diferentes e, até agora, tem sido um desafio usar robôs para tais tarefas”, diz ele.

Ele continua explicando que um robô normalmente requer entre 20 e 60 segundos para manipular um objeto em uma nova forma, dependendo da complexidade do processo.

“É um desafio conseguir que um robô se concentre numa tarefa durante um período prolongado, mas conseguimos”, diz Misimi.

Ideal para a indústria alimentar

A tecnologia atualmente em desenvolvimento pode ter muitas aplicações em uma ampla gama de indústrias.

“Mas principalmente nos setores de alimentação e principalmente de frutos do mar, onde não faltam objetos compatíveis para manipulação”, afirma Misimi. “Isto é importante porque a utilização de robôs pode ajudar a permitir à Noruega manter a sua indústria de produção alimentar e, ao fazê-lo, também pode promover alimentos mais sustentáveis ​​e de origem local e de melhor qualidade”, diz ele, acrescentando:

“A um nível ainda mais elevado, o conhecimento obtido com este projeto pode ajudar-nos a enfrentar alguns dos desafios fundamentais que enfrentamos na robótica moderna. Isto, por sua vez, levará ao desenvolvimento de novas tecnologias que beneficiarão tanto o setor industrial como a sociedade em geral.

A equipe de pesquisa também conseguiu desenvolver ainda mais o robô Bifrost, de modo que ele agora seja capaz de realizar ações de empurrar e agarrar. Isto permite uma manipulação ainda mais suave de objetos e estruturas compatíveis.