Os investigadores superaram um grande desafio na robótica biónica e desenvolveram um sensor que, com a ajuda da inteligência artificial, pode deslizar sobre Braille e ler Braille com precisão ao dobro da velocidade dos humanos. A tecnologia poderia ser aplicada a mãos robóticas e próteses, proporcionando sensibilidade nas pontas dos dedos comparável à dos humanos.
As pontas dos dedos humanos são incrivelmente sensíveis. Eles podem transmitir detalhes de objetos tão pequenos quanto metade da largura de um fio de cabelo humano, discernir diferenças sutis na textura da superfície e aplicar a quantidade certa de força para agarrar um ovo ou um saco de ração de cachorro de 9 quilos sem escorregar.
À medida que as capas eletrônicas de ponta começam a incorporar cada vez mais recursos biomiméticos, as interações dinâmicas semelhantes às humanas, como deslizar, se tornarão cada vez mais importantes. No entanto, apesar dos avanços na robótica suave, tem sido difícil reproduzir a sensibilidade das pontas dos dedos humanos em robôs.
Pesquisadores da Universidade de Cambridge, no Reino Unido, deram um passo mais perto da realidade com uma abordagem que combina sensores táteis baseados em visão com inteligência artificial para detectar características em alta resolução e velocidade.
“A suavidade das pontas dos dedos humanos é uma das razões pelas quais somos capazes de agarrar as coisas com a quantidade certa de pressão”, disse Parth Potdar, principal autor do estudo. "A suavidade é uma propriedade útil para a robótica, mas você também precisa de muitas informações do sensor, e ter as duas ao mesmo tempo é complicado, especialmente quando se trata de superfícies flexíveis ou deformáveis."
Os pesquisadores se propuseram uma tarefa desafiadora: desenvolver um sensor robótico na "ponta do dedo" que possa deslizar ao longo da ponta do dedo como um dedo humano e, assim, ler Braille. Este é um teste ideal. O sensor precisa ser altamente sensível porque cada ponto que representa uma letra está muito próximo um do outro.
David Hardman, co-autor do estudo, disse: "Atualmente existem leitores robóticos de Braille, mas eles só podem ler uma letra de cada vez, o que é diferente da forma como os humanos leem. A forma como os leitores robóticos de Braille funcionam é estática: eles tocam um padrão de letra, lêem-no, puxam-no para cima da superfície, movem-no, baixam-no para o próximo padrão de letra, e assim por diante. O que queremos é algo mais realista e eficiente. "
Assim, os pesquisadores criaram um sensor robótico com câmeras na “ponta dos dedos”. Considerando que a ação deslizante do sensor pode causar desfoque de movimento, os pesquisadores usaram um algoritmo de aprendizado de máquina treinado em um conjunto de imagens estáticas reais que foram desfocadas sinteticamente para “desfocar” a imagem. Depois que o desfoque de movimento é removido, o modelo de visão computacional pode detectar e classificar cada letra.
“Este é um problema para os roboticistas porque a remoção do desfoque de movimento requer muito processamento de imagem, que é demorado e trabalhoso”, disse Potdar.
O uso de algoritmos de aprendizado de máquina treinados significa que o sensor do robô pode ler Braille a uma velocidade de 315 palavras por minuto com uma precisão de 87,5%, duas vezes mais rápido que um leitor humano e com precisão semelhante. Os pesquisadores dizem que isso é muito mais rápido do que estudos anteriores, e a abordagem pode ser dimensionada com mais dados e arquiteturas de modelos mais complexos, permitindo melhor desempenho em velocidades mais altas.
“Considerando que usamos desfoque falso para treinar o algoritmo, ele foi surpreendentemente preciso na leitura de Braille”, disse Hardman. "Encontramos um bom equilíbrio entre velocidade e precisão, assim como os leitores humanos."
Embora o sensor não tenha sido projetado para tecnologia assistiva, sua capacidade de ler Braille com rapidez e precisão é um bom presságio para o desenvolvimento de mãos robóticas ou próteses com sensibilidade comparável à das pontas dos dedos humanos, dizem os pesquisadores. Eles esperam ampliar sua tecnologia para o tamanho de uma mão ou pele humanóide.
"A velocidade de leitura do Braille é uma boa maneira de medir o desempenho dinâmico dos sistemas de detecção tátil, portanto, nossas descobertas podem ser aplicadas em áreas além do braille, como a detecção de textura superficial ou deslizamento na manipulação robótica", disse Potdar.
O vídeo abaixo, produzido pela Universidade de Cambridge, mostra como os pesquisadores desenvolveram um sensor de leitura Braille.