Suéter

Pesquisadores da Carnegie Mellon University criam tecido e sistema de detecção para medir contato e pressão

Universidade Carnegie Mellon

imagem: RobotSweater, desenvolvido por uma equipe de pesquisa do Instituto de Robótica e mostrado aqui em um braço robótico, é uma "pele" têxtil tricotada à máquina que pode detectar contato e pressão.Veja mais

Crédito: Universidade Carnegie Mellon

As qualidades que tornam um suéter de tricô confortável e fácil de usar são as mesmas que podem permitir que os robôs interajam melhor com os humanos.

RobotSweater, desenvolvido por uma equipe de pesquisa do Instituto de Robótica da Universidade Carnegie Mellon, é uma “pele” têxtil tricotada à máquina que pode detectar contato e pressão.

“Podemos usar isso para tornar o robô mais inteligente durante a sua interação com os humanos”, disse Changliu Liu, professor assistente de robótica na Escola de Ciência da Computação.

Assim como os knitters podem pegar qualquer tipo de fio e transformá-lo em uma meia, chapéu ou suéter de qualquer tamanho ou formato, o tecido de malha RobotSweater pode ser personalizado para se ajustar a superfícies tridimensionais irregulares.

"As máquinas de tricô podem modelar fios em formatos não planos, que podem ser curvos ou irregulares", disse James McCann, professor assistente da SCS cuja pesquisa se concentrou na fabricação têxtil nos últimos anos. "Isso nos fez pensar que talvez pudéssemos fabricar sensores que cabessem em robôs curvos ou irregulares."

Depois de tricotado, o tecido pode ser usado para ajudar o robô a “sentir” quando um ser humano o toca, principalmente em ambientes industriais onde a segurança é fundamental. As soluções atuais para detectar a interação humano-robô na indústria parecem escudos e usam materiais muito rígidos que, segundo Liu, não conseguem cobrir todo o corpo do robô porque algumas partes precisam se deformar.

“Com o RobotSweater, todo o corpo do robô pode ser coberto, para que ele possa detectar possíveis colisões”, disse Liu, cuja pesquisa se concentra em aplicações industriais da robótica.

O tecido tricotado do RobotSweater consiste em duas camadas de fio condutor feito com fibras metálicas para conduzir eletricidade. Imprensada entre os dois está uma camada em forma de rede com padrão de renda. Quando a pressão é aplicada ao tecido – digamos, quando alguém o toca – o fio condutor fecha um circuito e é lido pelos sensores.

“A força une as linhas e colunas para fechar a conexão”, disse Wenzhen Yuan, professor assistente da SCS e diretor do laboratório RoboTouch. "Se houver uma força através das faixas condutoras, as camadas entrarão em contato umas com as outras através dos buracos."

Além de projetar as camadas de malha, incluindo dezenas, senão centenas de amostras e testes, a equipe enfrentou outro desafio ao conectar a fiação e os componentes eletrônicos ao tecido macio.

“Houve muita prototipagem e ajustes físicos complicados”, disse McCann. “Os estudantes que trabalharam nisso conseguiram passar de algo que parecia promissor para algo que realmente funcionou”.

O que funcionou foi enrolar os fios em fechos presos nas pontas de cada faixa do tecido de malha. Os Snaps são uma solução econômica e eficiente, de modo que mesmo os amadores que criam têxteis com elementos eletrônicos, conhecidos como e-têxteis, poderiam usá-los, disse McCann.

“Você precisa de uma forma de unir essas coisas que seja forte, para que possa lidar com o estiramento, mas que não destrua o fio”, disse ele, acrescentando que a equipe também discutiu o uso de placas de circuito flexíveis.

Uma vez ajustado ao corpo do robô, o RobotSweater pode detectar a distribuição, forma e força do contato. Também é mais preciso e eficaz do que os sensores visuais dos quais a maioria dos robôs confia atualmente.

“O robô se moverá da maneira que o ser humano o empurra ou pode responder aos gestos sociais humanos”, disse Yuan.

Em sua pesquisa, a equipe demonstrou que empurrar um robô companheiro equipado com RobotSweater lhe dizia para que lado se mover ou em que direção virar a cabeça. Quando usado em um braço de robô, o RobotSweater permitiu um empurrão da mão de uma pessoa para guiar o movimento do braço, enquanto agarrar o braço lhe dizia para abrir ou fechar sua pinça.