Engenheiros trazem um toque suave à robótica comercial

Inspirado na destreza natural da mão humana, uma equipe de engenheiros da Universidade Nacional de Cingapura (NUS) criou um sistema robótico híbrido reconfigurável que é capaz de agarrar uma variedade de objetos:do pequeno, macio e delicado ao grandes, pesados ​​e volumosos. Espera-se que essa tecnologia tenha impacto em uma variedade de indústrias, envolvendo montagem de alimentos, agricultura vertical e embalagens de bens de consumo de alta velocidade, que automatizarão progressivamente mais de suas operações nos próximos anos.

Liderados pelo professor associado Raye Yeow, do Departamento de Engenharia Biomédica e do NUS Advanced Robotics Center, as garras robóticas híbridas usam dedos macios e flexíveis impressos em 3D com uma base de garra reconfigurável.

“A forma, a textura, o peso e o tamanho de um objeto afetam a forma como escolhemos agarrá-lo. Esta é uma das principais razões pelas quais muitas indústrias ainda dependem fortemente do trabalho humano para embalar e manusear itens delicados”, disse Yeow. “Nossa tecnologia de garra robótica híbrida revoluciona as tarefas tradicionais de pegar e colocar, oferecendo recursos avançados que permitem que os robôs interajam com segurança com itens delicados de várias formas, tamanhos e rigidez, assim como a mão humana.”

Agarrar é uma das tarefas mais comuns e naturais que as pessoas realizam, mas para robôs, não é tão intuitiva. Para alcançar habilidades de preensão semelhantes às humanas, os robôs precisam de visão computacional e aprendizado profundo para detectar o tipo de objetos à sua frente, bem como sua orientação. A garra pode então decidir automaticamente sobre a melhor forma de pegar e colocar objetos para minimizar a necessidade de intervenção humana intensiva.

Com o objetivo de desenvolver garras robóticas tão hábeis quanto as mãos humanas, a equipe criou garras robóticas híbridas, compostas por três ou quatro dedos macios, que podem ser reconfiguradas sob demanda. Os dedos são acionados a ar e equipados com um novo mecanismo de travamento para rigidez ajustável. Eles desenvolveram três tipos de sistemas de garras robóticas híbridas – quase como três mãos diferentes que são úteis em diferentes contextos.

O primeiro é o GourmetGrip, que é adequado para as tarefas mais granulares, como lidar com lanches delicados ou alimentos facilmente propensos a danos, como tofu, e os embala em caixas para viagem. Este modo soft-handed é reconfigurável para que possa acomodar diferentes poses de pegada, bem como uma variedade de restrições de espaço. Quando montado em um braço robótico industrial, o GourmetGrip pode pegar e colocar alimentos em uma velocidade comparável à de um ser humano, e pode executar essas tarefas em um ritmo consistente o tempo todo.

Quando comparado com outras garras disponíveis comercialmente, o sistema GourmetGrip é capaz de fornecer cerca de 23% de melhoria na eficiência de preensão, com a capacidade de segurar itens com mais rapidez e precisão. Até o momento, o sistema GourmetGrip pode coletar efetivamente mais de 50 alimentos diferentes, como pudim, bolo fatiado, legumes e frutas.

O segundo tipo de garra é conhecido como UnisoGrip, ou Universal Soft Gripper, que é a solução mais amplamente aplicável da equipe. Ele é projetado para manusear mercadorias embaladas ao longo de uma linha de montagem quando elas geralmente estão no estágio final de serem colocadas em caixas para embarque e transporte.

É capaz de expandir substancialmente sua faixa de aderência e possui dedos de garra giratórios macios para agarrar delicadamente, bem como uma ventosa a vácuo que permite manobrar objetos posicionados de maneira mais desajeitada, como o canto de uma caixa de sacolas.

Ao contrário do GourmetGrip, que possui alcance de empunhadura semelhante ao de uma mão humana, o UnisoGrip é significativamente maior e pode lidar com itens de até 30 centímetros de largura e pesando até três quilos, por isso é mais versátil no manuseio de uma grande variedade de bens de consumo . Ele também tem uma eficiência de preensão 20% maior do que outras garras disponíveis comercialmente. Até o momento, o sistema UnisoGrip pode coletar mais de 30 tipos diferentes de bens de consumo, como bebidas engarrafadas, pacotes de café em pó, pacotes de detergentes recarregáveis ​​e muito mais.

O terceiro tipo de garra é totalmente personalizável, baseado nas plataformas GourmetGrip/UnisoGrip, para se adaptar às necessidades específicas do cliente e restrições de espaço. Essa abordagem oferece uma ampla variedade de opções de preensão que podem manipular objetos de diferentes formas, tamanhos e materiais de embalagem.

A empresa start-up da equipe NUS RO+ está oferecendo aos parceiros comerciais diferentes opções de implantação dos sistemas de garra robótica - eles podem ser agrupados com um braço robótico ou adquiridos individualmente, pois as garras podem ser facilmente montadas em braços robóticos comerciais para empresas que já têm seus ter. A RO+ também planeja oferecer uma solução 4 em 1, que inclui garra, braço robótico, módulo de visão computacional e sistema de transporte. A equipe também está aprimorando a inteligência das garras por meio de aprendizado de máquina, onde o sistema pode ser treinado por meio de uma biblioteca online para aprender e otimizar continuamente a preensão de novos itens.