A automação torna as coisas mais fáceis. Isso também torna as coisas potencialmente mais assustadoras, pois você coloca seu bem-estar nas mãos da tecnologia, que precisa fazer ligações repentinas, sem primeiro consultar você, o usuário. Um carro autônomo, por exemplo, deve ser capaz de detectar um engarrafamento ou um ciclista desviando e reagir adequadamente. Se conseguir fazer isso de forma eficaz, será uma virada de jogo para o transporte. Se não puder, os resultados podem ser fatais.
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- O maior desafio para exoesqueletos robóticos
- Ainda se preparando para o horário nobre
Na Universidade de Waterloo, no Canadá, os pesquisadores estão trabalhando exatamente nesse problema – aplicado apenas ao campo de exosuits robóticos vestíveis. Esses trajes, que podem variar de wearables industriais que lembram Alienígenas' Carregador de energia para trajes assistivos para pessoas com deficiência motora resultantes da idade ou de deficiências físicas, já estão em uso como dispositivos de aumento para ajudar seus usuários. Mas eles têm sido totalmente manuais em sua operação. Agora, os pesquisadores querem dar-lhes vontade própria.
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Para esse fim, os investigadores da Universidade de Waterloo estão desenvolvendo I.A. ferramentas como visão computacional que permitirão que os exosuits sintam o ambiente e se ajustem movimentos adequados - como ser capaz de detectar lances de escadas e subi-los automaticamente ou responder a diferentes ambientes de caminhada em tempo real tempo. Se conseguirem, isso mudará para sempre a utilidade desses dispositivos de assistência. Fazer isso não é fácil, no entanto.
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O maior desafio para exoesqueletos robóticos
“O controle é geralmente considerado um dos maiores desafios no desenvolvimento de exoesqueletos robóticos para aplicações no mundo real”, Brokoslaw Laschowski, um Ph. candidato no departamento de Engenharia de Design de Sistemas da universidade, disse à Digital Trends. “Para garantir uma operação segura e robusta, os exoesqueletos disponíveis comercialmente usam controles manuais como joysticks ou interfaces móveis para comunicar a intenção locomotora do usuário. Estamos desenvolvendo sistemas de controle autônomos para exoesqueletos robóticos usando câmeras vestíveis e dispositivos artificiais. inteligência, [de modo a aliviar] a carga cognitiva associada ao controle humano e à tomada de decisões”.
Como parte do projeto, a equipe teve que desenvolver um sistema de classificação ambiental alimentado por IA, chamado Banco de dados ExoNet, que afirma ser o maior conjunto de dados de imagens de código aberto de ambientes de caminhada humana. Isso foi obtido fazendo com que as pessoas usassem uma câmera montada no peito e andassem pelos ambientes locais enquanto registravam seus movimentos e locomoção. Foi então usado para treinar redes neurais.
“Nosso sistema de classificação ambiental usa aprendizado profundo”, continuou Laschowski. “No entanto, algoritmos de aprendizagem profunda de alto desempenho tendem a ser bastante caros do ponto de vista computacional, o que é problemático para exoesqueletos robóticos com recursos operacionais limitados. Portanto, estamos usando redes neurais convolucionais eficientes com requisitos mínimos de armazenamento computacional e de memória para a classificação do ambiente. Esses algoritmos de aprendizagem profunda também podem aprender de forma automática e eficiente os recursos ideais da imagem diretamente dos dados de treinamento, em vez de usar recursos projetados manualmente, como é feito tradicionalmente.”
John McPhee, professor de Engenharia de Design de Sistemas da Universidade de Waterloo, disse ao Digital Trends: “Essencialmente, estamos substituindo os controles manuais – [como] parar, iniciar, levantar a perna para dar um passo – por um sistema automatizado solução. Uma analogia é um trem de força automático em um carro, que substitui a mudança manual. Hoje em dia, a maioria das pessoas dirige carros automáticos porque são mais eficientes e o usuário pode se concentrar mais no ambiente em vez de operar a embreagem e o manche. De forma semelhante, um controlador automatizado de alto nível para um exo abrirá novas oportunidades para o usuário [na forma de] maior consciência ambiental.”
Tal como acontece com um carro autônomo, os pesquisadores observam que o usuário humano terá a capacidade de substituir o sistema de controle automatizado se necessário. Embora ainda seja necessário um pouco de fé, por exemplo, confiar que seu exosuit detectará um vôo de descer escadas antes de descê-las, o usuário pode assumir o controle em cenários onde é necessário.
Ainda se preparando para o horário nobre
No momento, o projeto é um trabalho em andamento. “Atualmente, estamos nos concentrando na otimização de nosso sistema de classificação de ambiente baseado em IA, melhorando especificamente a precisão da classificação e o desempenho em tempo real”, disse Laschowski. “Este desenvolvimento técnico de engenharia é essencial para garantir uma operação segura e robusta para futuros testes clínicos utilizando exoesqueletos robóticos com controle autônomo.”
Se tudo correr conforme o planejado, no entanto, esperamos que não demore muito até que tais algoritmos possam ser implantados em exosuits disponíveis comercialmente. Eles já estão se tornando mais difundidos, graças a empresas inovadoras como a Sarcos Robotics, e estão sendo usados em ambientes cada vez mais variados. Eles também são capazes de aprimorar muito as capacidades humanas além do que o usuário seria capaz quando não estivesse usando o traje.
De certa forma, lembra muito a concepção original do ciborgue, não como algum Darth de pesadelo. Vader ou RoboCop, amálgama de meio humano e meio máquina, mas, como os pesquisadores Manfred Clynes e Nathan Kline escreveu na década de 1960, como “um sistema organizacional no qual… problemas semelhantes aos de um robô [são] resolvidos automaticamente, deixando [os humanos] livres para explorar, criar, pensar e sentir.” Despojado de suas vibrações levemente hippies (esse era anos 60), a ideia ainda permanece: ao permitir que os robôs cuidem autonomamente dos problemas mundanos associados à navegação, os utilizadores humanos podem concentrar-se em coisas mais importantes e envolventes. Afinal, a maioria das pessoas não precisa pensar conscientemente nas minúcias de mover um pé na frente do outro ao caminhar. Por que alguém em um exosuit de robô deveria fazer isso?
O último artigo dedicado a esta pesquisa foi publicado recentemente na revista IEEE Transactions on Medical Robotics and Bionics.
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