Tecnologia Científica

Pesquisadores desenvolvem um cão-guia robótico para ajudar cegos
Pesquisadores do Grupo de Robótica Híbrida da Universidade da Califórnia em Berkeley criaram recentemente um robô quadrúpede com uma coleira que poderia assumir o papel de um cão-guia.
Por Ingrid Fadelli, - 28/04/2021


Crédito: Hybrid Robotics Group, UC Berkeley.

Os cães-guia, cães treinados para ajudar os humanos a se moverem em seus ambientes, têm desempenhado um papel fundamental na sociedade por muitas décadas. Esses animais altamente treinados, de fato, provaram ser assistentes valiosos para pessoas com deficiência visual, permitindo-lhes navegar com segurança em ambientes internos e externos.

Pesquisadores do Grupo de Robótica Híbrida da Universidade da Califórnia em Berkeley criaram recentemente um robô quadrúpede com uma coleira que poderia assumir o papel de um cão-guia. Este robô, apresentado em um artigo pré-publicado no arXiv, pode ajudar humanos a navegar com segurança em ambientes internos sem bater em objetos, paredes e outros obstáculos.

"Um cão-guia bem comportado geralmente precisa ser selecionado e treinado individualmente", disse Zhongyu Li, pesquisador do Hybrid Robotics Group da UC Berkeley que realizou o estudo, à TechXplore. "Além disso, as habilidades de um cão não podem ser transferidas para outro. Isso torna o treinamento dos cães-guia demorado e trabalhoso, e o processo não é facilmente escalonável. Pelo contrário, os algoritmos desenvolvidos em um cão-guia robótico podem ser facilmente implantado em outro robô. "

Robôs quadrúpedes, robôs com quatro pernas, tornaram-se cada vez mais sofisticados nos últimos anos. Muitos desses robôs também se tornaram mais acessíveis e fáceis de fabricar em grande escala. Como os robôs quadrúpedes se assemelham a cães tanto em forma quanto em tamanho, eles podem ser substitutos ideais para cães-guia e podem ser mais fáceis de serem aceitos na sociedade pelos humanos do que outros sistemas robóticos .

"Decidimos usar robôs quadrúpedes como cães- guia para deficientes visuais", disse Li. "Nosso cão-guia é baseado em um pequeno robô quadrúpede chamado Mini Cheetah, equipado com um LiDAR 2D para detectar o ambiente, uma câmera em um gimbal para rastrear a posição do ser humano conduzido, uma coleira para guiar as pessoas e um sensor de força na coleira para medir a força sendo aplicada pelo humano / no humano. "

A maioria dos sistemas desenvolvidos anteriormente para guiar indivíduos cegos é baseada em braços robóticos rígidos que detectam obstáculos e ajudam humanos a contorná-los. O cão-guia robótico criado por Li e seus colegas, por outro lado, é preso a uma guia flexível que pode ser esticada (ou seja, esticada ou bem esticada) ou frouxa (ou seja, solta). O uso de uma guia em vez de uma estrutura rígida permite maior flexibilidade nos movimentos e posições combinados da 'equipe' robô-humana durante a navegação em um determinado ambiente .

Além de criar o novo cão-guia robótico, Li e seus colegas desenvolveram um modelo de interação humano-robô híbrido físico que descreve as relações dinâmicas entre o cão robótico e um usuário humano durante a operação. Usando este modelo, os pesquisadores desenvolveram um planejador reativo que pode alternar entre os modos de trela esticada e frouxa para guiar os usuários humanos de forma mais eficaz em espaços confinados.

"Por exemplo, quando o sistema humano que conduz o robô entra em um espaço estreito, como um canto de um corredor, o robô pode primeiro deixar a guia afrouxar", Li explicou. "Isso permite que o robô se reposicione e se reoriente sem influenciar diretamente a postura do humano. Em seguida, o robô pode deixar a guia esticada para conduzir o humano por essa região confinada."
 
Li e seus colegas avaliaram o sistema que desenvolveram em uma série de experimentos do mundo real em que o cão-guia robótico tinha que guiar uma pessoa vendada para um local específico, evitando acidentes e colisões com obstáculos próximos. Os resultados desses testes foram altamente promissores, pois o robô guiou os participantes com sucesso até o local desejado sem nenhuma colisão. O cão-guia robótico dos pesquisadores, que também vem com um conjunto de sensores integrados e algoritmos de planejamento de trajetória, pode, assim, ajudar os cegos a navegar com segurança em ambientes internos desordenados.

"O uso de uma guia exigiu que desenvolvêssemos um planejador híbrido que explorasse as características de tensão / folga da guia para mover a equipe robô- humana através de espaços confinados", disse Li. "Estamos agora procurando capacitar nosso cão-guia robótico para ajudar as pessoas a navegar em ambientes externos mais complexos e também para ajudar pessoas com deficiência visual a navegar em cruzamentos com semáforos."

 

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