Com avanços recentes em inteligência artificial e tecnologia robótica, há um interesse crescente em desenvolver e comercializar robôs domésticos capazes de lidar com uma variedade de tarefas domésticas.
Tesla é construindo um robô humanóide, que, segundo o CEO Elon Musk, poderia ser usado para cozinhar refeições e ajudar idosos. Amazon recentemente adquiriu iRobot, um importante fabricante de aspiradores robóticos, e vem investindo fortemente na tecnologia por meio da Programa Amazon Robotics expandir a tecnologia robótica para o mercado consumidor. Em maio de 2022, a Dyson, uma empresa conhecida por seus aspiradores de pó, anunciou que planeja construir o maior centro de robótica do Reino Unido dedicado a desenvolvimento de robôs domésticos que realizam tarefas domésticas diárias em espaços residenciais.
Apesar do crescente interesse, os possíveis clientes podem ter que esperar um pouco para que esses robôs cheguem ao mercado. Embora dispositivos como termostatos inteligentes e sistemas de segurança sejam amplamente usados em residências hoje, o uso comercial de robôs domésticos ainda está em sua infância.
Como um pesquisador de robótica, eu sei em primeira mão como os robôs domésticos são consideravelmente mais difíceis de construir do que dispositivos digitais inteligentes ou robôs industriais.
Manipulando Objetos
Uma grande diferença entre dispositivos digitais e robóticos é que os robôs domésticos necessidade de manipular objetos através do contato físico para realizar suas tarefas. Eles têm que carregar os pratos, mover as cadeiras e pegar a roupa suja e colocá-la na máquina de lavar. Essas operações exigem que o robô seja capaz de manusear objetos frágeis, macios e às vezes pesados com formas irregulares.
Os algoritmos de IA e aprendizado de máquina de última geração funcionam bem em ambientes simulados. Mas o contato com objetos no mundo real muitas vezes os atrapalha. Isso acontece porque o contato físico é muitas vezes difícil de modelar e ainda mais difícil de controlar. Embora um humano possa executar facilmente essas tarefas, existem obstáculos técnicos significativos para os robôs domésticos alcançarem a capacidade de manipular objetos em nível humano.
Os robôs têm dificuldade em dois aspectos de manipulação de objetos: controle e sensoriamento. Muitos robôs manipuladores de pegar e colocar, como os das linhas de montagem, são equipados com uma garra simples ou ferramentas especializadas dedicadas apenas a determinadas tarefas, como segurar e transportar uma peça específica. Eles muitas vezes lutam para manipular objetos com formas irregulares ou materiais elásticos, especialmente porque não têm a eficiência força, ou háptica, feedback humanos são naturalmente dotados. Construir uma mão robótica de uso geral com dedos flexíveis ainda é tecnicamente desafiador e caro.
Também vale a pena mencionar que os manipuladores de robôs tradicionais requerem uma plataforma estável para operar com precisão, mas a precisão cai consideravelmente ao usá-los com plataformas que se movem, principalmente em uma variedade de superfícies. A coordenação da locomoção e manipulação em um robô móvel é um problema em aberto na comunidade robótica que precisa ser resolvido antes que robôs domésticos de ampla capacidade possam chegar ao mercado.
Uma cozinha robótica sofisticada já está no mercado (abaixo), mas opera em um ambiente altamente estruturado, ou seja, todos os objetos com os quais interage – panelas, recipientes de alimentos, eletrodomésticos – estão onde espera que estejam, e não há humanos irritantes para atrapalhar.
Eles gostam de estrutura
Em uma linha de montagem ou armazém, o ambiente e a sequência de tarefas são rigorosamente organizados. Isso permite que os engenheiros pré-programem os movimentos do robô ou usem métodos simples como códigos QR para localizar objetos ou locais de destino. No entanto, os utensílios domésticos são muitas vezes desorganizados e colocados aleatoriamente.
Robôs domésticos devem lidar com muitas incertezas em seus espaços de trabalho. O robô deve primeiro localizar e identificar o item alvo entre muitos outros. Muitas vezes, também requer limpar ou evitar outros obstáculos no espaço de trabalho para poder alcançar o item e executar determinadas tarefas. Isso exige que o robô tenha um excelente sistema de percepção, habilidades de navegação eficientes e capacidade de manipulação poderosa e precisa.
Por exemplo, os usuários de aspiradores de pó sabem que devem remover todos os móveis pequenos e outros obstáculos, como cabos do chão, porque mesmo o melhor aspirador de pó não pode limpá-los sozinho. Ainda mais desafiador, o robô precisa operar na presença de obstáculos em movimento quando pessoas e animais de estimação andam a curta distância.
Mantendo o simples
Embora pareçam simples para os humanos, muitas tarefas domésticas são complexas demais para os robôs. Os robôs industriais são excelentes para operações repetitivas nas quais o movimento do robô pode ser pré-programado. Mas as tarefas domésticas costumam ser exclusivas da situação e podem estar cheias de surpresas que exigem que o robô tome decisões constantemente e mude sua rota para executar as tarefas.
Pense em cozinhar ou limpar pratos. Ao longo de alguns minutos de cozimento, você pode pegar uma frigideira, uma espátula, um botão de fogão, uma maçaneta da geladeira, um ovo e uma garrafa de óleo de cozinha. Para lavar uma panela, você normalmente a segura e move com uma mão enquanto esfrega com a outra e garante que todos os resíduos de alimentos cozidos sejam removidos e, em seguida, todo o sabão seja enxaguado.
Houve um desenvolvimento significativo nos últimos anos usando o aprendizado de máquina para treinar robôs para tomar decisões inteligentes ao escolher e colocar objetos diferentes, o que significa agarrar e mover objetos de um local para outro. No entanto, ser capaz de treinar robôs para dominar todos os diferentes tipos de utensílios de cozinha e eletrodomésticos seria outro nível de dificuldade, mesmo para os melhores algoritmos de aprendizado.
Sem falar que as casas das pessoas costumam ter escadas, passagens estreitas e prateleiras altas. Esses espaços de difícil acesso limitam o uso dos robôs móveis atuais, que costumam usar rodas ou quatro pernas. Robôs humanóides, que se aproximam mais dos ambientes que os humanos constroem e organizam para si mesmos, ainda precisam ser usados de forma confiável fora das configurações do laboratório.
Uma solução para a complexidade das tarefas é construir robôs para fins especiais, como aspiradores de pó ou robôs de cozinha. Muitos tipos diferentes desses dispositivos provavelmente serão desenvolvidos em um futuro próximo. No entanto, acredito que os robôs domésticos de uso geral ainda um longo caminho.
Este artigo foi republicado a partir de A Conversação sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.
Crédito de imagem: Dyson
