A mão, a máquina biológica mais complexa da humanidade, ainda é o problema não resolvido mais desafiador no campo da robótica. Se os engenheiros conseguirem superar esse obstáculo, os robôs que estão sendo desenvolvidos hoje em laboratório poderão se tornar uma visão comum no chão de fábrica no futuro.

Engenheiros robóticos de todo o mundo estão trabalhando arduamente para resolver um problema de ponta nas áreas de inteligência artificial e engenharia mecânica: como construir uma mão robótica que possa operar como uma mão humana. Actualmente, embora os robôs humanóides já possam andar, levantar-se e equilibrar-se, a sua falta de mãos hábeis e perceptivas ainda é um dos principais obstáculos à sua aplicação em larga escala em fábricas e vários locais de trabalho.

Os pesquisadores dizem que o objetivo não é apenas tornar os robôs com aparência mais humana, mas equipá-los com a capacidade de realizar os movimentos delicados e complexos necessários para a maioria dos trabalhadores qualificados. O robô humanoide de Tesla, Optimus, como representante, está desafiando diretamente esse problema. De acordo com as estimativas do Morgan Stanley, se este limite puder ser ultrapassado, o mercado global de robôs humanóides poderá valer até 5 biliões de dólares até 2050.

“Para que os robôs sejam realmente úteis, eles precisam ter mãos incríveis”, disse Elon Musk em entrevista ao Wall Street Journal.

Embora a Optimus tenha conseguido andar bípede, Musk também disse que desenhar mãos semelhantes às humanas é muito mais difícil do que andar em si.

Uma equipe de pesquisa do Centro de Robótica e Sistemas Biológicos da Northwestern University está projetando uma mão robótica altamente sensível e flexível por meio de um projeto financiado pelo governo federal. O líder da equipe, Kevin Lynch, destacou que eles estabeleceram uma meta de dez anos para dar aos robôs a flexibilidade para realizar tarefas humanas básicas.

Veja o protótipo no laboratório de Lynch, por exemplo. A mão é baseada em um modelo da empresa britânica Shadow Robot. Vários motores cilíndricos do tamanho de latas de café acionam dedos mecânicos. Sensores instalados nas pontas dos dedos podem detectar mudanças nas propriedades elétricas de líquidos semelhantes às que estão sob a “pele”. Quando um dedo toca um objeto, o sensor converte essas alterações em dados “táteis” em tempo real.

Os alunos de pós-graduação continuam a treinar a coordenação manual organizando links simples para o robô - como fazer loops, segurar blocos e guiar pequenos objetos. Os dados coletados são usados ​​para melhorar o desempenho dos algoritmos de aprendizado de máquina. Lynch disse que para completar movimentos finos como “escrever com um lápis”, as versões futuras precisarão adicionar mais sensores nas pontas dos dedos e nas palmas das mãos.

Além disso, também existem equipes de pesquisa que estão rompendo as algemas da “forma humanóide”. O manipulador de quatro dedos desenvolvido por Matei Ciocarlie, professor de engenharia mecânica na Universidade de Columbia, pode avaliar a forma e o material dos objetos apenas pelo toque, compensando a falta de visão. Esta mão pode levantar itens frágeis, como tubos de papel, mas ocasionalmente pode escorregar ou cair.

A Boston Dynamics está seguindo um caminho diferente. Seu robô humanóide experimental Atlas está equipado com mãos de três dedos que podem ser transformadas de forma flexível em um "aperto tipo polegar" ou uma "palma em forma de remo". O vídeo divulgado mostra que Atlas pode levantar acessórios de carros, equilibrar halteres e agarrar pequenos objetos. O líder do projeto, Alberto Rodriguez, disse que este projeto busca sempre um equilíbrio entre resistência, destreza, esbelteza e durabilidade. "Não basta projetar apenas uma pinça fraca e ineficiente."

É importante notar que nem todos os engenheiros buscam “mãos semelhantes às humanas”. Igor Kulakov, cofundador e CEO da MicroFactory de São Francisco, prefere simplificar o design industrial. Seu robô de US$ 5 mil tem um design de braço duplo, com uma mão segurando ferramentas especializadas e a outra usando dois dedos para segurar objetos. Essa configuração pode completar etapas importantes de fabricação, como soldar placas de circuito, apertar parafusos e remover películas protetoras, e o custo é muito menor do que o de robôs humanóides complexos.

Apesar de algum progresso, a ciência dos materiais ainda enfrenta desafios persistentes. Rich Walker, diretor da Shadow Robot, disse que os processos de fabricação atuais ainda são difíceis de replicar as funções básicas do corpo humano, como a autocura da pele e as articulações autolubrificantes, que representam muitos obstáculos à engenharia de produtos.

O impulso para imitar as mãos humanas decorre, em parte, da cada vez mais grave “escassez de mão-de-obra” nas indústrias transformadoras e de enfermagem. Ed Colgate, professor de engenharia mecânica na Universidade Northwestern, salientou que melhorar a destreza dos robôs pode tornar as ferramentas de automação acessíveis às pequenas e médias empresas, e deixarão de ser exclusividade das grandes empresas. "Também poderia criar oportunidades de emprego inteiramente novas. Foi isso que nos motivou a fazer esta pesquisa."