Garra robótica imita a mão humana para mover vários objetos juntos

Uma equipe de pesquisa da Universidade Nacional de Seul propôs uma pinça capaz de mover vários objetos juntos para aumentar a eficiência dos processos de pegar e colocar, inspirada na estratégia humana de agarrar vários objetos. A pinça não apenas transfere vários objetos de uma vez, mas também coloca objetos individuais nos locais desejados. O estudo, que analisou os princípios do movimento humano e os aplicou com sucesso a uma pinça robótica, foi publicado na revista Robótica Científica.

Esta pesquisa foi motivada pela estratégia de apreensão humana chamada “apreensão de múltiplos objetos”, que envolve a transferência de vários objetos ao mesmo tempo. A equipe afirmou que o estudo começou em 2019 após observar trabalhadores de fábrica que, em vez de movimentar objetos individualmente, transferiam vários itens simultaneamente para aumentar a eficiência do processo de coleta e colocação.

O professor Kyu-Jin Cho explicou: “Ao contrário dos humanos, os designs de pinças convencionais concentram-se predominantemente na transferência de um único objeto de cada vez. Embora tenham sido desenvolvidas pinças para agarrar vários objetos, elas normalmente consistem em várias garras pequenas dispostas no final de um braço robótico, restringindo seu uso a ambientes altamente estruturados.”

Portanto, a equipe de pesquisa analisou a estratégia humana de agarrar vários objetos, que é aplicável em ambientes não estruturados, e desenvolveu uma pinça que imita essa capacidade. Esta pinça pode agarrar objetos sequencialmente, armazená-los, transferir vários itens simultaneamente e colocá-los individualmente nos locais desejados.

Para transferir vários objetos em ambientes não estruturados, os humanos agarram objetos individuais com os dedos e os transferem para a palma da mão para armazenamento. Esta ação é conhecida como tradução do dedo para a palma da mão. A tradução dedo para palma libera as pontas dos dedos para captar novos alvos e pode ser repetida para armazenar simultaneamente vários objetos na palma da mão.

Depois de transferir vários objetos armazenados de uma só vez, os humanos usam a tradução da palma para o dedo para recuperar os objetos armazenados um por um com os dedos e colocá-los nos locais desejados. Esses movimentos de tradução manuais são essenciais para a compreensão de vários objetos em ambientes não estruturados.

Inspirada na estratégia humana, a equipe de pesquisa introduziu uma pinça com capacidade de tradução na mão. A pinça possui dedos que podem traduzir objetos e uma palma transportadora para armazenar vários itens simultaneamente. Os dedos, movidos por dois motores, agarram objetos e os transferem para a palma.

Os elos de desacoplamento nos dedos separam cinematicamente os movimentos de preensão e transferência, simplificando seu controle. A palma transportadora é projetada como um par de correias com fios elásticos embutidos em suas superfícies e acionadas por um único motor. Quando as correias giram, objetos são inseridos entre os fios, possibilitando o armazenamento e transferência simultânea de múltiplos objetos.

A equipe de pesquisa demonstrou que a pinça desenvolvida (MOGrip) pode ser aplicada a vários processos não estruturados de coleta e colocação por meio de experimentos em escala de laboratório. Num ambiente logístico, mostraram que oito objetos numa prateleira podiam ser transferidos com apenas dois movimentos alternativos. Em comparação com a preensão de um único objeto, isso reduziu o tempo de processo em 34% e a distância de deslocamento do braço robótico em 71%.

Além disso, em um ambiente doméstico, a pinça armazenou com sucesso todos os objetos em uma mesa e os colocou individualmente nos locais desejados. Espera-se que o MOGrip seja aplicável não apenas em ambientes logísticos e domésticos, mas também em outras tarefas não estruturadas, como processos de coleta de lixo.

O professor Cho, o pesquisador sênior, declarou: “Os princípios da natureza fornecem inspiração para movimentos robóticos eficientes e estratégias de atuação. A tradução de dedo para palma e de palma para dedo são um componente chave da estratégia de preensão de vários objetos, e a pinça desenvolvida é o primeiro exemplo de aplicação deste princípio a um robô. Espera-se que permita operações eficientes de coleta e colocação em vários ambientes não estruturados, como logística e ambientes domésticos.

Destacando a importância do estudo, ele acrescentou: “O papel dos roboticistas não é simplesmente imitar os movimentos naturais, mas identificar os princípios fundamentais e adaptá-los às aplicações robóticas”.