Pesquisadores do RIKEN Guardian Robot Project e colaboradores usaram uma combinação de engenharia de materiais leves e inteligência artificial para criar um robô exoesqueleto que poderia ajudar pessoas com deficiências de mobilidade. Um elemento importante do novo dispositivo é a tecnologia que permite que o esqueleto adivinhe efetivamente as intenções do usuário.
Os exoesqueletos robóticos prometem desempenhar um papel importante no apoio ao envelhecimento da população. Essencialmente, são trajes que as pessoas podem usar, permitindo que exerçam força quando seus corpos antigos não são capazes de exercer força por conta própria. No entanto, o desenvolvimento de exoesqueletos foi dificultado pelo fato de serem geralmente pesados e, se não forem controlados adequadamente, podem atuar como obstáculos em vez de assistência. Assim, é importante desenvolver exoesqueletos que sejam leves e possam auxiliar os esforços do usuário sem atrapalhar seus esforços.
A pesquisa atual envolveu dois elementos principais. Primeiro, os pesquisadores desenvolveram um exoesqueleto leve à base de fibra de carbono para a parte inferior do corpo que estava preso às coxas e pernas dos usuários. O exoesqueleto foi construído com atuadores altamente retro-dirigíveis, para que não impedisse os movimentos dos usuários mesmo quando os atuadores não estivessem acionados. E o mais importante, a equipe de pesquisa recorreu à inteligência artificial para ver se poderia usá-la para prever como o usuário queria se mover. Eles usaram um método conhecido como PU-learning, ou positivo e não rotulado, para fazer o exoesqueleto aprender a ler corretamente as intenções do usuário, com base nas medidas das atividades musculares do usuário. O método de classificação PU permite o uso de dados ambíguos, combinando dados rotulados positivamente, que a máquina sabe que estão corretos, com outros dados não rotulados que podem ser positivos ou negativos, permitindo que a inteligência artificial aprenda com dados que não são todos rotulados .
Para o experimento, os participantes realizaram vários movimentos que podem começar da mesma maneira – levantando-se, cruzando as pernas, inclinando-se para frente e reposicionando-se em uma cadeira. O exoesqueleto usou aprendizado de máquina para adivinhar quando eles estavam realmente tentando se levantar e, em seguida, forneceu assistência para o movimento.
O experimento foi bem sucedido. De acordo com Jun-ichiro Furukawa, do Guardian Robot Project, o primeiro autor do artigo, os resultados foram melhores do que os sistemas convencionais que usam dados totalmente rotulados em situações em que o comportamento do usuário diferente do movimento de sentar e levantar do alvo pode ocorrer, indicando que o método poderia ser expandido para outros movimentos também.
De acordo com Jun Morimoto, que liderou a equipe de pesquisa, “O elemento-chave de nossa pesquisa é que, ao controlar um robô para auxiliar o movimento humano, é importante desenvolvê-lo com base na suposição de que os humanos se comportarão de maneiras que não estão no dados de aprendizagem.”
Publicado em 23/03/2022 14h08
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