A combinação da realidade virtual e da robótica

A realidade virtual (VR) e a robótica podem reduzir tarefas repetitivas e mudar a interação com ambientes digitais e físicos. Este artigo examina possibilidades e limitações com base em pesquisas e expectativas de 2023. 

Headsets como o Meta Quest e jogos de VR em plataformas como o Steam tornaram a tecnologia mais conhecida. Em maio de 2023, a Market Research Future projetou que o mercado de robótica poderia atingir US$ 214,6 bilhões em 2030, não em 2028. É uma projeção daquele estudo, não um tamanho de mercado já alcançado ou uma garantia de crescimento. 

No mundo físico, a robótica é utilizada na indústria e em atividades comerciais, incluindo:

• Indústria automotiva
• Indústria química
• Equipamentos elétricos e eletrônicos
• Indústria alimentícia
• Indústria metalúrgica e outros setores 

Robôs de serviço também têm aplicações em:

• Agricultura
• Medicina
• Entretenimento
• Usos domésticos 

VR e robótica também podem ser combinadas. Uma interface virtual pode permitir o controle de um robô à distância. As funções dependem do sistema e do ambiente de utilização. 

VRoxy: combinação de VR e robótica para colaboração

Protótipos de pesquisa mostram como um robô pode representar uma pessoa em outro local e transmitir sua linguagem corporal. 

O VRoxy é um exemplo de colaboração profissional à distância. Em 2023, era um protótipo de pesquisa, não um produto comercial amplamente disponível. 

O que é VRoxy?

O sistema foi descrito no artigo de pesquisa “VRoxy: Wide-Area Collaboration From an Office Using a VR-Driven Robotic Proxy” no simpósio UIST da ACM, realizado em São Francisco de 29 de outubro a 1º de novembro de 2023.

Com um headset de VR, o usuário pode participar por meio de um robô em outro ambiente. O VRoxy conecta uma sala pequena a áreas de trabalho maiores por navegação virtual e correspondência de movimentos. Isso não significa que todo pequeno movimento seja sempre ampliado por um fator fixo. 

Como funciona o VRoxy

O protótipo oferece um modo ao vivo e um modo de navegação. 

O modo ao vivo mostra vídeo de 360 graus para interação com colegas próximos ao robô. 

O modo de navegação usa uma representação tridimensional simplificada. O usuário muda de posição virtual e o robô se desloca fisicamente até a área de trabalho correspondente. 

O usuário não precisa dirigir continuamente o robô com um controle manual. O sistema transforma suas ações em comandos de navegação. O deslocamento automático não significa ausência de controle pelo usuário. 

O protótipo utiliza recursos de rastreamento do Meta Quest Pro para transmitir sinais não verbais, como:

• Rotação da cabeça
• Expressões faciais
• Gestos de apontar
• Direção do olhar, por meio da representação do usuário no robô

O que o VRoxy demonstra sobre colaboração à distância

A sala do usuário não precisa ter o mesmo tamanho do ambiente remoto. A mudança virtual de posição não teletransporta o robô: ele precisa se deslocar. Para participar em outro prédio, é necessário haver outro robô adequado naquele local.

Pesquisas futuras sobre o VRoxy

Em 2023, adicionar braços para manipular objetos e realizar mapeamento automático eram direções para trabalhos futuros. O apontador mecânico do protótipo não era um braço com garra. A navegação usava uma sala preparada com marcadores no teto.

Outra pesquisa, na Universidade de Tsukuba, no Japão, investigou a sensação de frio com temperatura média da pele quase constante. É um experimento separado de interface sensorial, não um recurso do VRoxy.

Leia mais sobre o VRoxy e a colaboração à distância. 

Pesquisa da Universidade de Tsukuba sobre sensação de frio

O comunicado da universidade de outubro de 2023 descreve um método sem contato que combina ar frio e luz. Ele produz sensação contínua de frio mantendo a temperatura da pele quase constante em média. 

Como limitar o calor residual

O ar frio provoca uma queda perceptível da temperatura, enquanto a luz visível causa uma pequena elevação que pode passar despercebida. A alternância rápida limita o acúmulo de mudança térmica. Portanto, existem transferência real de calor e pequenas oscilações, não uma sensação sem estímulo físico. 

A exposição repetida pode reduzir a intensidade percebida de um estímulo térmico. Os pesquisadores aproveitaram a sensibilidade a mudanças rápidas para manter a sensação de frio com pouco calor residual. 

Possibilidades de aplicação em VR

O estudo testou o método com 15 participantes. Em determinadas condições experimentais, a maioria sentiu frio persistente sem calor. Isso não comprova o mesmo efeito para todas as pessoas ou tempo ilimitado de uso. 

Interfaces desse tipo podem aumentar a sensação de presença em ambientes virtuais. Uma demonstração de laboratório ainda não é um sistema comercial de VR ou robótica.

Experiências térmicas no metaverso são uma aplicação possível. O uso prático exige avaliação adicional de conforto, segurança e integração técnica. 

Os exemplos mostram diferentes linhas de pesquisa. VR, robótica e interfaces hápticas podem se complementar, mas não têm automaticamente as mesmas funções ou possibilidades ilimitadas. 

Possíveis áreas de aplicação incluem:

• Medicina
• Educação
• Treinamento
• Design
• Resposta a emergências e muito mais

Aplicações e limitações

Treinamento médico e controle à distância

A VR é utilizada ou estudada na educação médica, no manejo da dor e na reabilitação. A robótica também tem aplicações médicas. O uso de uma tecnologia nem sempre exige a outra. 

Cirurgias virtuais com controles hápticos oferecem oportunidades de prática. Podem complementar a formação prática, mas não a substituem integralmente nem garantem competência clínica. 

Controlar braços robóticos à distância é uma área separada de pesquisa. O VRoxy de 2023 não demonstrou telecirurgia e não era um sistema cirúrgico aprovado. Operar um paciente exige equipamentos específicos, comunicação confiável, evidência clínica e as autorizações necessárias.

Veja o artigo sobre cinco ações ligadas a AR e VR na saúde.

Ambientes de Treinamento Complexos

Treinar em condições reais pode ser caro ou arriscado. Simulações permitem repetir determinadas situações de forma controlada. 

Simuladores militares e de voo podem reduzir o uso de equipamentos caros e a exposição a riscos. A reabilitação após um AVC, por exemplo, é um tratamento com requisitos clínicos próprios e não deve ser confundida com formação de operadores. 

A VR pode representar um cenário, enquanto equipamentos robóticos ou hápticos adequados acrescentam movimento e retorno físico. A precisão e a eficácia precisam ser avaliadas em cada aplicação.

Educação e Treinamento

O ensino de ciência, tecnologia, engenharia, arquitetura e medicina pode exigir materiais, instrumentos e instalações caros. Os recursos disponíveis variam entre instituições. 

O acesso limitado a laboratórios e máquinas pode dificultar o aprendizado prático, sobretudo em instituições com poucos recursos. 

A VR pode simular situações, enquanto o controle remoto de robôs pode oferecer acesso a equipamentos reais. Os equipamentos, a manutenção e a conexão continuam necessários no outro local. 

Design e desenvolvimento de protótipos

Modelos virtuais e interfaces robóticas podem apoiar a colaboração no design e no desenvolvimento de protótipos. Algumas ideias podem ser testadas antes da construção de um modelo físico. 

Múltiplos pontos de vista e avatares podem facilitar a colaboração. A interação física e háptica depende do equipamento e não reproduz automaticamente todas as propriedades de um objeto real. 

Treinamento para resposta a emergências

Não é preciso ocorrer uma emergência real para treinar equipes: exercícios e simulações já são utilizados. VR e equipamentos robóticos adequados podem acrescentar variedade e dificuldade controlada, sem substituir todas as atividades práticas.

Grandes empresas e tecnologias imersivas

As empresas a seguir tinham atividades ou planos em VR, AR ou realidade mista em 2023. Isso não significa que todas desenvolvessem sistemas robóticos como o VRoxy. 

1. Apple

Para a Apple (AAPL ), a análise original citava projeções de analistas de receita anual de AR/VR superior a US$ 20 bilhões em 2030, com um cenário otimista de US$ 70 bilhões. Não era receita realizada nem projeção oficial da empresa. Também eram estimativas da cadeia de fornecedores os números de produção para os headsets AR/VR da Apple de 300 mil–500 mil unidades inicialmente, 850 mil no ano fiscal de 2024 e 3,4 milhões no ano fiscal de 2026. O anúncio da Apple de 5 de junho de 2023 previa o início das vendas do Vision Pro nos EUA para o começo de 2024, não o trimestre de dezembro de 2023.

O retrato de mercado usado na análise de 2023 indicava US$ 182,45 por ação da Apple, volume diário médio superior a 61 milhões de ações e valor de mercado em torno de US$ 2,84 trilhões. São dados históricos, não cotações atuais.

Dividendos e lucro por ação não garantem retorno futuro. A avaliação de mercado da Apple também não comprova o sucesso comercial de produtos de VR.

2. Microsoft

A Microsoft (MSFT ) desenvolveu o HoloLens para realidade mista. A análise original citava uma estimativa externa de cerca de 300 mil unidades vendidas até outubro de 2022, não um total atual confirmado pela empresa. O acordo IVAS com o Exército dos EUA envolvia sistemas militares específicos baseados na tecnologia HoloLens. O valor potencial era de até US$ 21,88 bilhões em cinco anos, com opção de prorrogação por mais cinco, não receita imediatamente realizada. 

O retrato histórico de 2023 indicava US$ 361,53 por ação da Microsoft, queda de US$ 1,67 ou 0,46%, valor de mercado de US$ 2,69 trilhões e faixa de 52 semanas de US$ 219,35–366,78 naquele momento. A faixa não garante segurança ou retorno e os dados não são atuais.

3. Meta

A Meta tinha presença importante com o Quest 2. Os 17 milhões de headsets vendidos citados na análise original eram uma estimativa externa, não um total atual confirmado pela empresa. A Meta também lançou o Meta Quest Pro, com preço inicial nos EUA de US$ 1.499,99 em outubro de 2022, não o preço atual. O Quest 3 foi lançado em 10 de outubro de 2023 a partir de US$ 499,99 para a versão de 128 GB.

O retrato histórico de 2023 indicava faixa de 52 semanas de US$ 100,74–330,54, valor de mercado próximo de US$ 821,045 bilhões e 2,57 bilhões de ações da Meta. Não são dados atuais. 

O mesmo retrato indicava volume médio de dez dias de 24,35 milhões de ações, beta de 1,21 e alta de 166,05% desde o início de 2023 até o momento da medição. O beta depende do método de cálculo e o desempenho passado não garante retorno futuro. 

4. Samsung

Em 2023, circulavam relatos sobre um futuro headset de realidade mista da Samsung. Quatro câmeras de rastreamento, lentes pancake, duas câmeras RGB, sensor de profundidade, rastreamento de olhos e mãos, microtelas OLED e Exynos 2200 eram então rumores sobre um protótipo, não especificações confirmadas de um produto comercial ou robô cirúrgico.

A análise original citava projeções de receita de 261,070 trilhões de won em 2023 e 300,279 trilhões em 2024, além de lucro líquido projetado de 10,900 e 29,051 trilhões de won, respectivamente. Eram estimativas da época, não resultados finais. A posição de caixa líquido é um dado de balanço, não fluxo de caixa. O rendimento de dividendos acima de 2% mencionado também era histórico e não garantia crescimento.

Interfaces imersivas podem abrir novas aplicações. O sucesso comercial depende, entre outros fatores, de custo, conforto, software e necessidades reais dos usuários. 

Veja o artigo sobre dez ações ligadas a AR e VR.

Perspectivas para VR e robótica

A VR pode ampliar a sensação de presença, enquanto a robótica permite interação física à distância. Acesso a equipamentos e exercícios repetíveis são benefícios possíveis. O teletransporte virtual muda o ponto de vista ou a representação do usuário, não desloca instantaneamente um objeto físico. 

O avanço depende de pesquisa, financiamento e avaliação técnica. IA e aprendizado de máquina podem apoiar funções específicas, mas não garantem investimentos crescentes, precisão ilimitada ou adoção universal.