Robôs e máquinas estão ficando mais inteligentes com o avanço da inteligência artificial, mas ainda não têm a capacidade de tocar e sentir seus arredores sutis e complexos como seres humanos. Agora, pesquisadores da Universidade Nacional de Cingapura (NUS) inventaram uma espuma inteligente que pode dar às máquinas mais do que um toque humano.
Chamado de espuma inervada artificialmente, ou AiFoam, o novo material – que é macio e parece uma esponja – imita o sentido humano do tato, pode sentir objetos próximos sem realmente tocar e se conserta quando danificado. Comparado com outros materiais convencionais, AiFoam é a primeira espuma inteligente do mundo que executa essas funções simultaneamente, tornando os robôs mais inteligentes e interativos. Este material inovador foi desenvolvido ao longo de dois anos por uma equipe liderada pelo professor assistente Benjamin Tee, do Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais da NUS, e do Instituto de Inovação e Tecnologia em Saúde (iHealthtech).
“Queremos mostrar que é possível replicar o sentido humano do tato em um robô, o que abre um novo paradigma na interação entre homem e máquina para futuras aplicações”, disse Asst Prof Tee.
A invenção foi publicada na Nature Communications.
Equipando robôs com sentidos humanos
O sentido do tato humano permite que as pessoas manipulem objetos e operem com eficácia em ambientes desconhecidos. Quando as máquinas que interagem com humanos possuem essa capacidade, o movimento robótico pode ser mais suave, seguro e previsível.
Tome como exemplo máquinas como robôs de limpeza e garçons robóticos. Se eles puderem detectar a presença humana à distância e usar as informações para deduzir as intenções humanas, eles podem reagir mais rapidamente e evitar colidir com as pessoas, especialmente em áreas lotadas.
Enquanto alguns skins eletrônicos avançados podem sentir a pressão quando entram em contato direto com um objeto, nenhum é capaz de sentir a direção do movimento de objetos adjacentes, pois isso requer habilidades de detecção mais complexas. A equipe da NUS decidiu realizar pesquisas para encontrar uma solução para enfrentar este desafio tecnológico.
AiFoam: Ajudando os robôs a responder melhor ao seu ambiente
AiFoam é um polímero altamente elástico criado pela mistura de uma substância semelhante ao Teflon, conhecida como fluoropolímero, com um surfactante que reduz a tensão superficial. O resultado é um material que, quando separado em pedaços, se funde facilmente em uma única peça. A equipe então infundiu o material com partículas microscópicas de metal que permitem que a espuma detecte a presença de um objeto capacitivo, como um dedo humano.
A equipe da NUS decidiu desenvolver essa espuma, pois ela pode ser mais sensível em comparação com as folhas finas convencionais. A maciez da espuma também pode ser melhor controlada alterando a proporção de ar para material. A espuma também permite que o material detecte melhor a proximidade da presença humana em comparação com outros materiais de e-skin comumente usados, como silicones. Na verdade, o AiFoam é capaz de detectar a presença de dedos humanos a centímetros de distância. Sua formulação exclusiva permite detectar com mais eficiência a presença humana, ao contrário de outros sensores de proximidade que normalmente usam luz e reflexos que podem levar a taxas mais altas de falsos positivos ou negativos.
“Por ter uma espuma com nossa formulação especial, podemos sentir a pressão e a proximidade facilmente”, disse Asst Prof Tee.
Para imitar as terminações nervosas sensíveis na pele humana, os pesquisadores embutiram finos eletrodos em forma de cilindro sob a superfície da espuma. Eles são capazes de detectar a direção da força aplicada, não apenas a quantidade de força. Isso permitiria aos robôs compreender melhor as intenções humanas ou saber que um objeto em contato está prestes a escorregar, para que possam reagir mais rápida e apropriadamente.
O surfactante dentro da espuma permite que ela se autocure mesmo depois de ser cortada, tornando-a ideal para uso em aplicações como próteses. A espuma pode ser esticada em mais de duas vezes seu comprimento – em 230% – sem quebrar. Para curar cortes, os pesquisadores o aqueceram a 70 graus Celsius durante quatro dias. O material cicatrizou cerca de 70% e ainda podia ser esticado até quase o dobro de seu comprimento (180%).
Aplicações futuras
A equipe da NUS está explorando parcerias com empresas de robótica, bem como procurando expandir o uso do AiFoam para áreas como robótica e próteses, para permitir interações mais contínuas entre humanos e máquinas.
“As propriedades de autocura do AiFoam, bem como sua sensibilidade a uma força de contato, permitirão que os robôs julguem melhor a intenção humana e construam uma futura geração de robôs que reagirão às mudanças ambientais de forma mais rápida e eficiente”, disse o Prof Asst Tee.
Publicado em 12/05/2021 15h39
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