Engenheiros da NUS Desenvolvem Robô Híbrido de Toque Suave para Aplicações Industriais Diversas

Inspirados na destreza natural da mão humana, uma equipe de engenheiros da Universidade Nacional de Cingapura (NUS) criou um sistema robótico híbrido reconfigurável capaz de agarrar uma variedade de objetos: dos pequenos, macios e delicados aos grandes, pesados e volumosos. Espera-se que esta tecnologia impacte uma gama de indústrias, envolvendo montagem de alimentos, agricultura vertical e embalagem de bens de consumo de alta rotatividade, que progressivamente automatizarão mais de suas operações nos próximos anos.

Tecnologia de garras híbridas

Liderada pelo professor associado Raye Yeow, do Departamento de Engenharia Biomédica e do Centro Avançado de Robótica da NUS, as garras robóticas híbridas usam dedos flexíveis impressos em 3D com uma base de garra reconfigurável.

"A forma, textura, peso e tamanho de um objeto afetam como escolhemos agarrá-lo. Esta é uma das principais razões pelas quais muitas indústrias ainda dependem fortemente da mão de obra humana para embalar e manipular itens delicados", disse Yeow. "Nossa tecnologia de garra robótica híbrida revoluciona tarefas tradicionais de pegar e colocar ao oferecer capacidades avançadas que permitem que robôs interajam com segurança com itens delicados de várias formas, tamanhos e rigidezes, assim como a mão humana."

Desafio da manipulação robótica

Agarrar é uma das tarefas mais comuns e naturais que as pessoas realizam, mas para robôs não é tão intuitivo. Para alcançar habilidades de agarrar 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 como melhor pegar e colocar objetos para minimizar a necessidade de intervenção humana intensiva.

Três tipos de sistemas de garra

Com o objetivo de desenvolver garras robóticas tão hábeis quanto mãos humanas, a equipe criou garras robóticas híbridas, consistindo de três ou quatro dedos macios, que podem reconfigurar sob demanda. Os dedos são acionados a ar e equipados com um novo mecanismo de travamento para rigidez ajustável. Desenvolveram três tipos de sistemas de garra robótica híbrida — quase como três mãos diferentes úteis em contextos distintos.

GourmetGrip

O primeiro é o GourmetGrip, adequado para as tarefas mais granulares, como manipular petiscos delicados do tamanho de uma mordida, ou alimentos facilmente danificados como tofu, e embalá-los em caixas para viagem. Este modo de mão suave é reconfigurável para acomodar diferentes posições de agarrar, bem como uma variedade de restrições de espaço. Quando montado em um braço robótico industrial, o GourmetGrip pode realizar pegar e colocar itens alimentícios em velocidade comparável à humana, e pode executar essas tarefas em ritmo consistente 24 horas por dia.

Quando comparado a outras garras comercialmente disponíveis, o sistema GourmetGrip consegue oferecer cerca de 23% de melhoria na eficiência de agarrar, com capacidade de segurar itens mais rápido e com mais precisão. Até o momento, o sistema GourmetGrip pode pegar efetivamente mais de 50 itens alimentares diferentes, como pudim, bolo fatiado, vegetais e frutas.

UnisoGrip

O segundo tipo de garra é conhecido como UnisoGrip, ou Garra Suave Universal, que é a solução mais amplamente aplicável da equipe. É projetado para manipular mercadorias embaladas ao longo de uma linha de montagem quando estão geralmente na etapa final de serem colocadas em caixas para envio e transporte.

É capaz de expandir substancialmente seu alcance de agarrar, e possui dedos de garra suaves e rotativos para agarrar delicadamente, bem como uma ventosa a vácuo que permite manobrar objetos posicionados de forma desconfortável, como o canto de uma caixa.

Ao contrário do GourmetGrip, que tem alcance de agarrar semelhante a uma mão humana, o UnisoGrip é significativamente maior e pode manipular itens de até 30 centímetros de largura e pesar até três quilogramas, sendo mais versátil na manipulação de uma grande variedade de bens de consumo. Também tem 20% maior eficiência de agarrar que outras garras comercialmente disponíveis. Até o momento, o sistema UnisoGrip pode pegar mais de 30 tipos diferentes de bens de consumo, como bebidas engarrafadas, pacotes de café em pó, pacotes de detergente recarregáveis e mais.

Solução totalmente personalizável

O terceiro tipo de garra é totalmente personalizável, baseado nas plataformas GourmetGrip/UnisoGrip, para adaptar-se a necessidades específicas de clientes e restrições de espaço. Esta abordagem oferece uma ampla variedade de opções de agarrar que podem manipular objetos de diferentes formas, tamanhos e materiais de embalagem.

Comercialização

A startup da equipe da NUS, RO+, está oferecendo a parceiros comerciais diferentes opções de implantação dos sistemas de garra robótica — podem ser agrupados com um braço robótico ou comprados individualmente, já que as garras podem ser facilmente montadas em braços robóticos comerciais para empresas que já possuem os seus. A RO+ também planeja oferecer uma solução 4 em 1, que inclui a garra, braço robótico, módulo de visão computacional e sistema de esteira. A equipe também está no processo de aprimorar a inteligência das garras através de aprendizado de máquina, onde o sistema pode ser treinado via uma biblioteca online para aprender e otimizar continuamente o agarrar de novos itens.