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Embora agarrar objetos seja uma tarefa relativamente simples para nós humanos, há muitos mecanismos envolvidos nessa tarefa simples. Pegar um objeto requer um controle preciso dos dedos, de seu posicionamento e da pressão que cada dedo aplica, o que, por sua vez, exige capacidades de detecção intrincadas. Não é de admirar que a apreensão e manipulação robótica seja uma área de pesquisa muito ativa no campo da robótica.
Hoje, as mãos robóticas industriais substituíram os humanos em várias atividades complexas e perigosas, inclusive em restaurantes, fazendas, fábricas e fábricas. Em geral, as garras robóticas macias são mais adequadas para tarefas em que os objetos a serem apanhados são frágeis, como frutas e vegetais. No entanto, embora os robôs macios sejam promissores como ferramentas de colheita, eles geralmente compartilham uma desvantagem comum: seu preço. A maioria dos designs de pinças robóticas macias requer a montagem intrincada de várias peças. Isso aumenta os custos de desenvolvimento e manutenção.
Felizmente, uma equipe de pesquisa do Instituto Avançado de Tecnologia do Japão (JAIST), liderada pelo professor associado Van Anh Ho, apresentou uma solução inovadora para esses problemas. Pegando uma folha da natureza, eles desenvolveram uma pinça robótica macia inovadora chamada ‘ROSE’, que significa ‘Garra de compressão baseada em rotação’. Detalhes sobre o design do ROSE, bem como os resultados de seu último estudo, foram apresentados no Robótica: Ciência e Sistemas 2023 (RSS2023) conferência.
O que torna a ROSE tão impressionante é o seu design. A parte de preensão macia tem a forma de um funil ou luva cilíndrica e está conectada a uma base circular dura, que por sua vez está presa ao eixo de um atuador. O funil deve ser colocado sobre o objeto a ser apanhado, cobrindo uma porção decente de sua superfície. Em seguida, o atuador faz a base girar, o que faz com que a pele flexível do funil se enrole firmemente em torno do objeto. Esse mecanismo foi vagamente inspirado nas formas mutáveis das rosas, que florescem durante o dia e fecham durante a noite.
ROSE oferece vantagens substanciais em comparação com garras mais convencionais. Primeiro, é muito mais barato de fabricar. As partes duras podem ser impressas em 3D, enquanto o próprio funil pode ser facilmente produzido usando um molde e borracha de silicone líquido. Isso garante que o design seja facilmente escalável e adequado para produção em massa.
Em segundo lugar, o ROSE pode facilmente captar uma grande variedade de objetos sem controles complexos e mecanismos de detecção. Ao contrário das garras que dependem de estruturas semelhantes a dedos, a manga da ROSE aplica uma pressão mais suave e uniforme. Isso torna o ROSE mais adequado para manusear produtos frágeis, como morangos e peras, bem como objetos escorregadios. Pesando menos de 200 gramas, a garra pode atingir uma impressionante relação carga/peso de 6812%.
Em terceiro lugar, ROSE é extremamente durável e resistente. A equipe mostrou que poderia continuar a pegar objetos mesmo após 400.000 tentativas. Além disso, o funil ainda funciona adequadamente na presença de rachaduras ou cortes significativos. “A garra proposta se destaca em cenários exigentes, como evidenciado por sua capacidade de resistir a um teste severo no qual cortamos o funil em quatro seções separadas na altura total”, comenta Assoc. Prof. Ho, “Este teste ressalta a resiliência excepcional da garra e o desempenho ideal em condições desafiadoras.”
Finalmente, o ROSE pode ser dotado de capacidades de detecção. Os pesquisadores conseguiram isso colocando várias câmeras no topo da base circular, apontando para o interior do funil, coberto de marcadores, cuja posição poderia ser captada pelas câmeras e analisada por meio de algoritmos de processamento de imagem. Esta abordagem promissora permite a estimativa de tamanho e forma do objeto apreendido.
A equipe de pesquisa observa que o ROSE pode ser uma opção atraente para várias aplicações, incluindo operações de colheita e classificação de itens nas fábricas. Também poderia encontrar uma casa em ambientes desordenados, como fazendas, cozinhas profissionais e armazéns. “A pinça ROSE tem um potencial significativo para revolucionar as aplicações de preensão e ganhar ampla aceitação em vários campos”, conclui Assoc. Prof. Ho, “Seu design direto, porém robusto e confiável, está definido para inspirar pesquisadores e fabricantes a adotá-lo para uma ampla variedade de tarefas de preensão em um futuro próximo.”
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