Tecnologia Científica

Pesquisadores desenvolvem um ca£o-guia roba³tico para ajudar cegos
Pesquisadores do Grupo de Roba³tica Ha­brida da Universidade da Califórnia em Berkeley criaram recentemente um roba´ quadraºpede com uma coleira que poderia assumir o papel de um ca£o-guia.
Por Ingrid Fadelli, - 28/04/2021


Crédito: Hybrid Robotics Group, UC Berkeley.

Os ca£es-guia, ca£es treinados para ajudar os humanos a se moverem em seus ambientes, tem 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 Roba³tica Ha­brida da Universidade da Califórnia em Berkeley criaram recentemente um roba´ quadraºpede com uma coleira que poderia assumir o papel de um ca£o-guia. Este roba´, 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 obsta¡culos.

"Um ca£o-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, a  TechXplore. "Além disso, as habilidades de um ca£o não podem ser transferidas para outro. Isso torna o treinamento dos ca£es-guia demorado e trabalhoso, e o processo não éfacilmente escalona¡vel. Pelo contra¡rio, os algoritmos desenvolvidos em um ca£o-guia roba³tico podem ser facilmente implantado em outro roba´. "

Roba´s quadraºpedes, robôs com quatro pernas, tornaram-se cada vez mais sofisticados nos últimos anos. Muitos desses robôs também se tornaram mais acessa­veis e fa¡ceis de fabricar em grande escala. Como os robôs quadraºpedes se assemelham a ca£es tanto em forma quanto em tamanho, eles podem ser substitutos ideais para ca£es-guia e podem ser mais fa¡ceis de serem aceitos na sociedade pelos humanos do que outros sistemas robóticos .

"Decidimos usar robôs quadraºpedes como ca£es- guia para deficientes visuais", disse Li. "Nosso ca£o-guia ébaseado em um pequeno roba´ quadraºpede chamado Mini Cheetah, equipado com um LiDAR 2D para detectar o ambiente, uma ca¢mera 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 ébaseada em braa§os robóticos ra­gidos que detectam obsta¡culos e ajudam humanos a contorna¡-los. O ca£o-guia roba³tico criado por Li e seus colegas, por outro lado, épreso a uma guia flexa­vel 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 ra­gida permite maior flexibilidade nos movimentos e posições combinados da 'equipe' roba´-humana durante a navegação em um determinado ambiente .

Além de criar o novo ca£o-guia roba³tico, Li e seus colegas desenvolveram um modelo de interação humano-roba´ ha­brido fa­sico que descreve as relações dina¢micas entre o ca£o roba³tico e um usua¡rio 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 roba´ entra em um espaço estreito, como um canto de um corredor, o roba´ pode primeiro deixar a guia afrouxar", Li explicou. "Isso permite que o roba´ se reposicione e se reoriente sem influenciar diretamente a postura do humano. Em seguida, o roba´ pode deixar a guia esticada para conduzir o humano por essa regia£o confinada."
 
Li e seus colegas avaliaram o sistema que desenvolveram em uma sanãrie de experimentos do mundo real em que o ca£o-guia roba³tico tinha que guiar uma pessoa vendada para um local especa­fico, evitando acidentes e colisaµes com obsta¡culos pra³ximos. Os resultados desses testes foram altamente promissores, pois o roba´ guiou os participantes com sucesso atéo local desejado sem nenhuma colisão. O ca£o-guia roba³tico dos pesquisadores, que também vem com um conjunto de sensores integrados e algoritmos de planejamento de trajeta³ria, pode, assim, ajudar os cegos a navegar com segurança em ambientes internos desordenados.

"O uso de uma guia exigiu que desenvolvaªssemos um planejador ha­brido que explorasse as caracteri­sticas de tensão / folga da guia para mover a equipe roba´- humana atravanãs de Espaços confinados", disse Li. "Estamos agora procurando capacitar nosso ca£o-guia roba³tico para ajudar as pessoas a navegar em ambientes externos mais complexos e também para ajudar pessoas com deficiência visual a navegar em cruzamentos com sema¡foros."

 

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