Reduzir, Reutilizar, Reciclar – Como a Robótica Pode Mudar Nossa Abordagem ao Manuseio de Lixo

Nova pesquisa publicada em Applied Physics Reviews destaca como funcionalidades táteis aprimoradas podem melhorar a capacidade dos robôs de classificar e identificar itens. O estudo apresenta um robô proprietário com novas capacidades de detecção. Os pesquisadores testaram essas capacidades em uma variedade de tarefas de manuseio de lixo. O objetivo era ver como a robótica tátil poderia identificar itens complexos em cenários da vida real; aqui está o que você precisa saber.

Robôs com Sentidos Aprimorados

Não é segredo que os robôs têm se tornado mais inteligentes. Esses dispositivos continuam a integrar sensores avançados e algoritmos de IA para oferecer desempenho e capacidades aprimorados. Já existem robôs que podem determinar um item ou até mesmo um cenário com base em entradas visuais, auditivas e circunstanciais.

Os sensores dos robôs têm melhorado continuamente e as opções atuais estão a anos-luz de distância de seus predecessores em termos de precisão, peso e capacidades. Esses sensores tornaram possível que os robôs comecem a assumir trabalhos complexos que exigem detecção precisa de objetos.

Melhorias em IA

Algoritmos de aprendizado de IA desempenharam um papel crucial na atualização das capacidades dessas unidades. Sistemas de IA permitem que os desenvolvedores tornem os robôs muito mais inteligentes. Eles podem deduzir situações e itens com base em evidências ao redor e fatores externos, melhorando enormemente seus sistemas de identificação. Notavelmente, a maioria das melhorias de detecção ocorreu na forma de integrações de IA nos últimos anos.

Robôs Táteis – Manuseio de Lixo

Uma área da robótica que entusiasma os engenheiros são os dispositivos de detecção tátil. Quando você pensa em robôs, provavelmente imagina um dispositivo humanoide escaneando a sala com sensores visuais, térmicos e outros. No entanto, é menos comum as pessoas contemplarem como os robôs tocam e sentem os itens.
Os robôs táteis ganharam popularidade ao longo dos anos devido às suas habilidades específicas. Esses dispositivos podem ocupar papéis vitais na força de trabalho e realizar tarefas que dispositivos orientados à visão são incapazes de concluir. Robôs táteis combinam vários sensores de toque para determinar o peso, forma, densidade e outros dados essenciais de um objeto.

Problemas com Robôs Táteis Hoje

Existem alguns problemas sérios que os engenheiros robóticos precisam superar ao criar robôs táteis. Primeiro, é extremamente difícil programar um robô que reconheça a preensão. A mão humana possui bilhões de sensores que trabalham em conjunto, permitindo determinar se o item que você pegou era uma maçã ou uma bola de tênis.

Em cenários da vida real onde alta precisão é necessária, os robôs táticos não conseguiram atender aos requisitos de precisão. Problemas como confundir itens com formas e tamanhos semelhantes são comuns nesses dispositivos. Além disso, interferências de fundo e distrações podem dificultar a categorização precisa dos itens para os robôs táteis.

Por fim, a orientação e a pegada de um item desempenham um papel enorme na determinação de sua classificação. Aqui, os robôs táteis devem combinar seus dados com outros sensores para obter uma visão completa do cenário, do item e de como manipulá-lo. Dessa forma, os robôs táteis podem ser treinados para identificar itens, independentemente de terem formas e tamanhos diferentes do exemplo usado durante o treinamento da IA.

Estudo – Manuseio de Lixo

O estudo, “Enhanced Robotic Tactile Perception with Spatiotemporal Sensing and Logical Reasoning for Robust Object Recognition”, detalha como e por que os pesquisadores decidiram que os robôs de detecção tátil precisavam de um impulso de desempenho. O artigo começa com engenheiros explicando que, até recentemente, a robótica tátil era limitada principalmente à detecção de peso, pressão e manipulação.

Detecção Tátil Espaço-Temporal

Os pesquisadores perceberam que os humanos também utilizam a detecção térmica para determinar um item com precisão. Múltiplos sensores, em colaboração com algoritmos avançados de IA, forneceram a combinação perfeita para melhorar a precisão e a velocidade de determinação. O novo protocolo permitiu que os dispositivos integrassem dados visuais juntamente com leituras térmicas, rugosidade da superfície, pressão de contato e temperaturas.

Sensor em Camadas Melhora as Capacidades de Manuseio de Lixo

A equipe decidiu criar um novo tipo de sensor robótico que aproveitava múltiplas camadas para melhorar os resultados. Sua criação introduziu uma variedade de sistemas de detecção de materiais que escaneiam e registram dados relevantes do contato com a superfície. Além disso, os sensores de pressão integrados à mão robótica estão localizados na parte inferior do dispositivo.
Esses sensores são complementados por sensores térmicos localizados no meio da mão. Como uma mão humana, o sensor fica atrás de um material poroso, permitindo obter leituras precisas dos itens em segundos. Notavelmente, esse sensor é muito sensível, possibilitando detectar pequenas variações de temperatura resultantes do manuseio dos itens.

Integração de IA

Todas essas informações sensoriais poderiam ter se perdido se os pesquisadores não tivessem escolhido criar um modelo de aprendizado de IA personalizado para organizar e interpretar os dados. Sua criação utiliza um algoritmo de classificação em cascata eficiente que permite ao dispositivo identificar itens complexos do mundo real simplesmente por meio de manipulação rápida.
O algoritmo de IA foi criado para agir como o cérebro humano, descartando primeiro as falhas óbvias antes de mergulhar em soluções mais plausíveis. Esse classificador em cascata utiliza redes neurais de memória de longo e curto prazo multilayered para fornecer resultados precisos. Cada item é identificado e categorizado hierarquicamente pela IA de forma autônoma, acrescentando às suas capacidades futuras ao longo do caminho.

Teste de Manuseio de Lixo

Para testar sua teoria e criações, os pesquisadores começaram encontrando uma tarefa que tradicionalmente era muito difícil para robôs táteis. Eles optaram pela classificação de lixo por várias razões. Primeiro, o lixo é muito diverso. Você pode encontrar todos os tipos de material em diferentes condições ao classificar o lixo.
Outra razão pela qual a classificação de lixo é a tarefa ideal é que frequentemente há múltiplos itens iguais. As únicas diferenças estão em sua condição, conteúdo ou outros cenários triviais, porém confusos, para os robôs. Tarefas como classificar caixas vazias, sucata, garrafas plásticas, guardanapos, esponjas, cascas de laranja e medicamentos vencidos provaram ser impossíveis para iterações anteriores de robôs. Essa atualização mais recente pode levar os robôs a classificar recicláveis, restos de comida, resíduos perigosos e muito mais nos próximos anos.

Resultados

Os resultados dos testes foram promissores, com os robôs conseguindo classificar com sucesso 98,85% do lixo fornecido. Esses resultados podem ter ramificações massivas em toda a indústria, pois demonstram que a nova abordagem da robótica tátil é eficaz e está disponível ao público. O relatório destaca como a unidade pode reconhecer com sucesso itens diversos e classificá-los de acordo com suas categorias.
O estudo revelou que o robô foi capaz de classificar esses dispositivos, mesmo ao escanear o item pela primeira vez. Assim, os pesquisadores estão confiantes de que sua criação pode desempenhar um papel vital no manuseio de lixo, reciclagem e muitas outras tarefas essenciais nos próximos anos.

Benefícios

Existem vários benefícios que podem ser deduzidos deste estudo. Primeiro, a introdução de robôs táteis mais sensíveis abre portas para uma integração robótica muito maior. Tem sido o sonho dos engenheiros criar robôs que possam chegar a uma fábrica, aprender com humanos e então assumir a conclusão de suas tarefas.
No passado, essa abordagem não era possível porque os robôs não conseguiam lidar com as etapas de categorização dos itens. A integração de sensores térmicos e IA adicional aumenta as capacidades dos robôs e os coloca em pé de igualdade com seus equivalentes humanos. Agora, os robôs podem dizer se a maçã que estão segurando é real, falsa, quente, fria ou até vazia.

Empresas que Podem Se Beneficiar Desta Pesquisa

Existem muitas empresas que poderiam ganhar uma posição de mercado significativa se integrarem esta pesquisa em suas ofertas. O setor de robótica continua a se expandir e, à medida que mais concorrentes entram no mercado, a inovação aumenta. Aqui estão alguns dos principais concorrentes que poderiam integrar esses achados e melhorar seus resultados.

1. ABB

ABB é um fabricante internacional líder em robótica com reputação de qualidade. Esta empresa com sede em Zurique oferece uma variedade de opções robóticas prontas para a indústria ao mercado. A oferta mais popular da empresa inclui uma plataforma robótica móvel chamada Flexi Tub que pode navegar em ambientes de trabalho complexos ao lado de parceiros humanos.

O Yumi bot é o lançamento mais recente da empresa. Este robô de linha de montagem inclui um braço de movimento livre e uma série de sensores que o tornam ideal para conduzir atividades de linha, como instalações e mais. A introdução de sensores térmicos, táteis e outros itens do relatório dos pesquisadores melhoraria muito as capacidades deste robô. Assim, ABBY é uma ação que vale a pena acompanhar.

2. Zebra Technologies

ZBRA Gráfico de preços

Zebra Technologies (ZBRA ) tem sede nos EUA. Ela oferece uma variedade de robôs industriais que podem lidar com tarefas complexas, como transportar itens por armazéns movimentados enquanto evitam obstáculos e outros trabalhadores. Os modelos Fetch Roller 100 e as prateleiras Fetch 100 estão atualmente em uso por acadêmicos.

As principais vantagens dos robôs são sua flexibilidade, programabilidade fácil e a capacidade de coordenar tarefas via um protocolo baseado em nuvem. Essa conveniência adicional facilita o rastreamento e a melhoria do desempenho dos robôs em suas operações. Melhorar as capacidades sensoriais táteis ampliaria suas opções, abrindo portas para mais cenários de uso em diversos setores.

A posição de mercado da Zebra Technology e o fato de que seus protótipos funcionais estão em uso ao redor do globo aumentam a demanda por suas ações. Analistas preveem que esta ação terá crescimento à medida que a indústria de robótica se expande. Por enquanto, ZBRA é um forte “hold”.

Futuro

O futuro da robótica tátil é promissor. Esses dispositivos ajudarão a otimizar a manufatura, reduzir resíduos e facilitar suas atividades diárias. Você pode esperar um aumento na inteligência de IA e nas implementações autônomas em todo o mercado, juntamente com o crescimento desses dispositivos. Aqui estão apenas alguns casos de uso para esses dispositivos avançados.

Industrial

A robótica industrial é um setor de bilhões de dólares que continua a se expandir. Os fabricantes há muito buscam integrar robôs onde possível para otimizar o processo de fabricação. Robôs táticos poderiam realizar tarefas que de outra forma seriam humanas, como pegar um item e apertá-lo para testar sua maturidade.

No futuro, os robôs serão encarregados de tudo, desde a criação, fabricação e teste de novos produtos. Dessa forma, sua capacidade de imitar as entradas sensoriais humanas pode ajudar esses dispositivos a tomar decisões mais informadas que reflitam as nuances da experiência humana, ao mesmo tempo em que reduzem os custos operacionais para os fabricantes.

Médico

Existem muitos cenários de uso para robôs táteis no campo médico. Esses dispositivos poderiam, um dia, ajudar pessoas com deficiência e membros ausentes a sentir novamente. A robótica tátil pode ser a chave para criar próteses que pareçam reais e muito mais.

Essas descobertas científicas irão andar de mãos dadas com sinais de redes neurais para criar uma interação perfeita entre o paciente e sua prótese artificial. Nos próximos anos, os pacientes poderão controlar e sentir suas próteses, como se fossem uma parte real do corpo. Essa abordagem melhorará a vida de milhões de pessoas ao redor do mundo.

Agrícola

O setor agrícola é outra indústria que busca integrar a robótica tátil o mais rápido possível. Esses robôs poderiam ser usados para realizar tarefas complexas, como a colheita de frutas. Sistemas de IA poderiam ajudar a unidade a determinar a maturidade dos alimentos e categorizá-los. Além disso, considerando o número crescente de pessoas que enfrentam insegurança alimentar, a agricultura robótica faz total sentido.

Pesquisadores

O artigo de pesquisa foi liderado pelos ex-alunos da Universidade Tsinghua Qian Mao e Rong Zhu. Esses engenheiros queriam descobrir o que seria necessário para criar um robô tátil com as capacidades da mão humana. Sua pesquisa provou ser altamente bem-sucedida e agora atrai a atenção de alguns dos maiores players da indústria de robótica.

Robôs de Triagem de Lixo são Apenas o Começo

As capacidades de manuseio de lixo desses robôs são apenas o começo. Agora que os engenheiros descobriram uma forma de superar a dificuldade de reconhecimento de objetos robóticos em cenas complexas da vida real, abre-se a porta para uma nova geração de robótica impulsionada pela inovação e pelo desejo de tornar a vida mais fácil.
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