Nas últimas décadas, os avanços tecnológicos abriram novas e excitantes possibilidades tanto para o turismo remoto quanto para a teleoperação de sistemas robóticos. Isso permitiu que os cientistas da computação desenvolvessem sistemas cada vez mais sofisticados que permitem aos humanos visitar virtualmente locais remotos de maneiras imersivas.
Pesquisadores do Instituto Italiano de Tecnologia (IIT) em Gênova introduziram recentemente um sistema inovador baseado em avatar que permite que um operador humano navegue e se mova virtualmente em um ambiente do mundo real remotamente e em tempo real, como se o operador estivesse fisicamente lá. Este sistema, apresentado em um artigo pré-publicado no arXiv e apresentado em um vídeo postado no YouTube, é baseado no robô humanóide iCub3, também criado no IIT. A equipe usou com sucesso para visitar a Bienal de Veneza, uma renomada exposição de arte e arquitetura em Veneza, na Itália.
“Meu laboratório, o laboratório de Inteligência Artificial e Mecânica do IIT, tem vários eixos de pesquisa, e um deles é o que chamamos de telexistência”, disse Daniele Pucci, coordenadora do projeto de pesquisa, ao Tech Xplore. “O objetivo principal desta pesquisa é fazer avatares físicos para humanos por meio de robôs humanóides. Essa tecnologia nos permitirá existir fisicamente e agir efetivamente em um lugar remoto graças a um corpo robótico (humanóide)”.
O termo “telexistência” implica permitir que os humanos se sintam em outro lugar, enquanto também são capazes de interagir fisicamente com o ambiente circundante, como se realmente existissem nesse local remoto. Isso normalmente é alcançado usando uma combinação de tecnologia de realidade virtual (VR) e robôs físicos.
Pucci e seus colegas vêm tentando desenvolver sistemas de teleexistência há vários anos. Seu artigo recente baseia-se em um estudo realizado em 2017 e nos esforços de pesquisa que se seguiram.
“Em setembro de 2018, mostramos um sistema de avatar preliminar usando o iCub 2.0”, explicou Pucci. “O iCub 2.0, no entanto, não conseguiu desempenhar o papel de um avatar para humanos de forma eficaz, pois sua altura (cerca de um metro) e o espaço de trabalho limitado de seus braços não permitiam que o robô fosse eficaz em um ambiente feito para humanos adultos. Por exemplo, o robô teve dificuldades em alcançar objetos em uma mesa.”
Para melhorar seu sistema anterior, em 2019 Pucci e seus colegas começaram a trabalhar em uma nova versão do iCub, o iCub3, que tem 1,2 m de altura, tem uma atuação aprimorada e integra sensores mais avançados. Essas características o tornam um avatar melhor para o sistema de teleexistência da equipe do que seus antecessores.
“Nosso trabalho também tem três objetivos filantrópicos”, disse Pucci. “Em primeiro lugar, a pandemia do COVID-19 nos ensinou que sistemas avançados de telepresença podem se tornar necessários muito rapidamente em diferentes áreas, incluindo saúde e logística. Em segundo lugar, os avatares podem permitir que pessoas com deficiências físicas graves trabalhem e realizem tarefas no mundo real por meio do robô Esta pode ser uma evolução das tecnologias de reabilitação e próteses. Por último, podemos imaginar um futuro para o turismo, onde avatares físicos são distribuídos ao redor do mundo e podemos acessá-los de nossa casa e visitar Tóquio, Nova York ou Nova Delhi remotamente apenas usando um fone de ouvido e algumas outras tecnologias vestíveis.”
O Avatar System baseado em iCub3 introduzido por Pucci e seus colegas transporta virtualmente um operador humano para um local remoto, permitindo que ele mova, agarre ou manipule objetos, fale e faça expressões faciais nesse local. O sistema tem dois componentes principais: a tecnologia do operador e o avatar (iCub3).
Os movimentos, palavras e expressões faciais do usuário são realizados pelo robô iCub3, que é implantado no local que ele está visitando virtualmente. Além disso, os usuários recebem feedbacks visuais, auditivos, táteis e táteis constantes do ambiente remoto, por meio de uma série de dispositivos vestíveis, integrados à tecnologia do operador.
“A tecnologia do operador consiste em dispositivos criados no IIT e produtos de prateleira que foram integrados ao sistema”, explicou Pucci. “Os dispositivos IIT, desenvolvidos no contexto do iFeel (um projeto inicial do nosso laboratório), incluem um conjunto de tecnologias vestíveis para rastrear o movimento humano e gerar feedback háptico. A tecnologia iFeel nos permite monitorar o movimento do o operador arma, por exemplo, e depois o projeta no avatar. Analogamente, nos permite emular a sensação de toque: se alguém abraça o avatar, os motores emulam a sensação de toque no operador humano.”
Além da tecnologia vestível desenvolvida pelo spinoff do IIT, o hardware do operador do sistema integra uma série de produtos prontos para uso, incluindo fones de ouvido, luvas hápticas e esteiras. Uma grande parte do estudo recente de Pucci e seu colega foi desenvolver algoritmos e arquiteturas de software que possam integrar eficientemente os dados coletados por esses produtos prontos para uso e dispositivos iFeel, ao mesmo tempo em que produzem saídas que são enviadas para o avatar iCub3.
“O segundo componente do nosso sistema é o avatar, ou seja, o robô humanóide iCub3”, disse Pucci. “O robô iCub3 é 25 cm mais alto que as versões anteriores do iCub, representando assim uma plataforma mais adequada para interagir dentro de um ambiente humano. Seu equilíbrio e locomoção são mais robustos e capazes de emular melhor os movimentos humanos e a interação física.”
Por ser maior que seus antecessores, o iCub3 pesa 52kg, aproximadamente 20kg a mais que o iCub2. Além disso, os motores em suas pernas são mais potentes do que os dos robôs iCub anteriores, permitindo que o robô se mova mais rápido e com mais eficiência.
“A plataforma iCub3 também possui uma mecânica de atuação diferente, pois não é mais baseada em articulações acionadas por cabos”, explicou Pucci. “Em termos de sensores, possui uma câmera de profundidade adicional e sensor de força de última geração, suportando maior peso do robô. .”
Para avaliar seu sistema de avatar e demonstrar seu potencial, os pesquisadores o usaram para visitar remotamente o Pavilhão da Itália na 17ª Exposição Internacional de Arquitetura da Bienal de Veneza. Usando uma conexão de fibra óptica padrão, eles permitiram que um usuário localizado em seu campus em Gênova percorresse em tempo real a exposição em Veneza.
“Até onde sabemos, esta é a primeira vez que um sistema de avatar transporta a locomoção, manipulação, voz e expressões faciais do operador para um avatar humanoide com pernas enquanto recebe feedbacks visuais, auditivos, táteis e de toque”, disse Pucci. “O uso de um sistema para permitir o turismo remoto em Veneza também é exclusivo para nós.”
No futuro, o sistema de avatar poderá permitir que os usuários viajem virtualmente para uma ampla variedade de cidades ou exposições de arte no mundo. O sistema também participou do ANA Avatar XPRIZE, concurso para equipes de construção de avatares robóticos com prêmio total de 10 milhões de dólares, e está entre os semifinalistas. Pucci e seus colegas estão, portanto, trabalhando para melhorar ainda mais a plataforma para as fases finais da competição.
“Outro plano para nosso trabalho futuro está relacionado ao chamado Metaverso”, acrescentou Pucci. “Acreditamos que grande parte da tecnologia e algoritmos que desenvolvemos podem ser úteis para controlar e receber informações de avatares digitais que povoam o Metaverso. Então, agora também planejamos investigar como aplicar nossos resultados nessa nova e fascinante direção, esperando que os investidores vai nos apoiar nesta jornada.”
Publicado em 02/04/2022 17h43
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