O EmArm da HKUST integra mais de 71.000 mm² de pele tátil lida por câmera num braço robótico

Mais de 71.000 milímetros quadrados de pele tátil óptica macia cobrem as partes superior e inferior do EmArm, o braço robótico que a HKUST anunciou em 16 de outubro. O trabalho saiu na Nature Sensors em 20 de julho.

A tese da HKUST é que o tato em todo o braço não precisa custar força ao braço. O comunicado relata repetibilidade comparável à dos braços robóticos convencionais, cargas de pressão acima de 15 kg e 7,35 Nm de torção, de modo que a pele pode servir de sensor de segurança do braço quando as câmeras ficam bloqueadas. O ponto fraco é a escala. Todos os resultados vêm dos próprios testes da equipe com um único braço, e levar a pele para as pernas e o torso, que a HKUST apresenta como caminho para humanoides e IA incorporada, ainda é um plano.

Câmeras dentro do esqueleto leem a pele

O projeto copia o que a HKUST chama de estrutura humana "osso-músculo-pele". A pele macia fica dentro do esqueleto rígido do braço, e câmeras submilimétricas no interior do braço acompanham como a força se espalha por ela. Como a sensação é óptica, diz a HKUST, o braço dispensa a fiação que as peles eletrônicas exigem e resiste a interferência eletromagnética, luminosa, de temperatura, de umidade e acústica, mantendo a fidelidade de sensoriamento em até 97,9 % nessas cinco condições. Relata resolução espacial de 0,085 mm, que compara com a pele da ponta do dedo humano, e um limiar de discriminação de dois pontos de apenas 18,2 mm, contra os 30 a 50 mm típicos da pele do braço humano.

O tato entra direto no controle de movimento

O laço de controle funde em tempo real os ângulos das juntas (propriocepção) com o tato (exterocepção). Extrai localização, área, força e número de pontos de contato, e os repassa ao controle de movimento. Com uma bola de basquete apoiada fora do centro sobre o braço, diz a HKUST, o EmArm compara as características táteis ao vivo com uma política pré-aprendida e emite comandos de ângulo das juntas para manter a bola estável. O professor Shen Yajing, autor correspondente, com o Dr. Tang Yifeng como primeiro autor, explica por que a equipe não treinou o braço de ponta a ponta: essa abordagem "não só vai exigir uma quantidade enorme de dados anotados, como também vai demandar muita capacidade de computação, o que dificulta rodá-la em tempo real num robô".

Num teste de interação tátil, o braço distinguiu cinco comportamentos (acariciar, beliscar, cutucar, fazer cócegas e bater) com precisão de até 99,8 % e respondeu a cada um com uma expressão emocional. Num teste de replanejamento, uma mão humana que a visão não conseguia detectar entrou na sua trajetória. O braço a sentiu, parou, avaliou se o obstáculo era temporário ou permanente e planejou um jeito de contorná-lo.

As duas cifras principais medem coisas diferentes. A de 0,085 mm descreve com que precisão a pele localiza um único contato; a de 18,2 mm é a distância mínima entre dois contatos para que o braço reporte dois. A HKUST equipara a primeira à ponta de um dedo e coloca a segunda à frente da pele do braço humano.