Inovação::Sensores inerciais levam controle por gestos para os robôs

O pequeno dispositivo na mão do funcionário contém diversos sensores inerciais que dizem exatamente ao robô como se movimentar, em tempo real. Programar robôs nunca foi o que se poderia chamar de brincadeira de criança. Mas talvez agora possa se tornar.

Imitação robótica

Engenheiros do Instituto Fraunhofer, na Alemanha, criaram um sistema que permite que o braço robótico imite o movimento de um braço humano: mova o seu braço, e o braço robótico imitará o movimento de forma praticamente instantânea. Além de facilitar e flexibilizar o uso dos robôs industriais, o sistema está ajudando na programação de próteses ativas e exoesqueletos, equipamentos voltados para auxiliar pessoas com dificuldades motoras. O teste do sistema parece brincadeira para uma criança, mas é uma verdadeira dor de cabeça para um programador de robôs: fazer com que um robô industrial seja capaz de pegar uma bola arremessada em sua direção. O resultado é impressionante: conforme o usuário movimenta seu braço para pegar a bola, usando um dispositivo manual, o robô reproduz exatamente seu movimento, com toda a precisão necessária.

Sensores inerciais

"O dispositivo de entrada possui vários sensores de movimento, chamados sensores inerciais," explica o Dr. Bernhard Kleiner, chefe do projeto. Esses sensores, micromáquinas conhecidas como MEMS, já são bastante baratos. O difícil é colocá-los para funcionar em conjunto. "Nós desenvolvemos algoritmos especiais que agregam os dados dos sensores individuais e identificam um padrão de movimento. Isto significa que nós podemos detectar movimentos em 3-D no espaço," diz Kleiner. Os melhores sistemas de programação de movimentos robóticos funcionam hoje com o auxílio de sistemas de rastreamento a laser: um funcionário demonstra o movimento desejado com um bastão de mão, que possui um ponto branco que serve como marcador. O sistema registra o movimento analisando a luz de um feixe de laser que rastreia o marcador branco no bastão. A seguir, o programador faz um refinamento dos movimentos e estabelece o programa final. O novo dispositivo elimina a necessidade de todos estes passos - o funcionário só precisa pegar o aparelho e mostrar ao robô o que ele deve fazer, diretamente.

Monitoramento do andar

O sistema de sensores inerciais tem também inúmeras aplicações na medicina. Hoje, são utilizadas câmeras, que fazem gravações precisas dos pacientes conforme eles andam para trás e para frente ao longo de um caminho bem definido. Os filmes revelam aos médico detalhes como o comportamento das articulações ou se uma postura incorreta nos joelhos foi melhorada através de fisioterapia. O novo sistema de sensores elimina a necessidade das câmeras e permite o monitoramento do paciente em qualquer lugar ou situação. Os cientistas já estão trabalhando na comparação do andar normal de pacientes com padrões de movimento que surgem em doenças como o Mal de Parkinson.

Acionamento de exoesqueletos

Outra aplicação biomédica é no treinamento de exoesqueletos e próteses robóticas, que usam inúmeros motores, os quais precisam se mover em sincronia para acompanhar o movimento do usuário. Mas o sistema de sensores inerciais pode ser utilizado também para acionar esses exoesqueletos e próteses: o grupo está atualmente trabalhando em uma forma de combinar o sistema de sensores inerciais com um sensor eletromiográfico (EMG). A eletromiografia é baseada no princípio de que, quando um músculo se contrai, ele produz uma tensão elétrica - e um sensor pode medir essa tensão por meio de um eletrodo. Se o sensor for colocado, por exemplo, no músculo responsável pela elevação dos pés do paciente, o sensor registra quando o paciente aciona este músculo - e os elevadores do pé da prótese respondem imediatamente.