Quer um robô que prepare seu jantar, faça seu dever escolar, limpe sua casa ou faça suas compras? Os robôs já fazem muitos dos trabalhos que nós humanos não queremos, não podemos fazer ou simplesmente não fazemos tão bem quanto nossos "amigos" robôs. Em fábricas ao redor do mundo, braços de robôs montam carros, embalam doces delicadamente e fazem todo tipo de trabalhos tediosos. Existe até um punhado de robôs no mercado cujo único trabalho é aspirar o pó do assoalho.

(Foto cedida por Honda Motor Co., Ltd.Robô ASIMO da Honda)
Muitos de nós cresceram vendo robôs na TV e no cinema: havia a Rosie (em inglês), a robô empregada dos Jetsons, Data (em inglês), o andróide membro da tripulação de Jornada nas Estrelas, a Nova Geração e, claro, o C3PO (em inglês) de Guerra nas Estrelas. Os robôs que são criados hoje estão longe da realidade de Data ou C3PO, mas aconteceram alguns avanços incríveis em sua tecnologia. Os engenheiros da Honda estiveram ocupados criando o robô ASIMO por mais de 17 anos. Neste artigo, vamos descobrir o que torna o ASIMO o robô humanóide mais avançado já construído.
O que é ASIMO?
ASIMO, que significa Advanced Step in Innovative Mobility (passo avançado em mobilidade inovadora), foi desenvolvido pela Honda Motor Company e é o robô humanóide mais avançado do mundo. De acordo com o web site ASIMO, ele é o único robô no mundo que pode andar de forma independente e subir escadas. Apesar de haver diversos outros robôs humanóides que podem andar, nenhum deles possui o andar suave e realista do ASIMO.
Além da capacidade do ASIMO de andar como nós, ele também pode entender comandos falados (atualmente apenas em japonês) e reconhecer faces. O ASIMO possui braços e pernas, de modo que pode fazer coisas como ligar interruptores, abrir portas, carregar objetos e empurrar carrinhos.
-Visão da Honda para o ASIMO, Em vez de construir um robô que fosse outro brinquedo, a Honda desejou criar um robô que fosse um ajudante para as pessoas: um robô que ajude por toda a casa, auxilie os mais idosos ou ajude alguém confinado a um leito ou cadeira de rodas. O ASIMO tem 1,2 metro de altura, que é exatamente a altura certa para olhar alguém que esteja sentado em uma cadeira. Isso permite que o ASIMO faça as tarefas que foi criado para fazer sem ser muito grande e ameaçador. Freqüentemente referido como tendo a aparência de um "garoto usando um traje espacial," a aparência amigável e o tamanho que não assusta funcionam bem para as finalidades que a Honda tinha em mente quando o criou.
O ASIMO também poderia fazer serviços muito perigosos para os humanos, como ir a áreas de risco, desarmar bombas ou combater incêndios.
(Foto cedida por Honda Motor Co., Ltd.O ASIMO tem apenas 1,2 m de altura)
Curiosidades
Devido ao andar do ASIMO ser tão similar ao humano, há relatos de que os engenheiros da Honda sentiram necessidade de visitar o Vaticano apenas para se assegurarem de que não haveria problemas em construir uma máquina tão parecida com um ser humano (o Vaticano achou que está tudo bem). ASIMO consegue seu primeiro emprego.
Apesar de o ASIMO não estar pronto para ser lançado (ainda há melhorias que precisam ser feitas para permitir que ele funcione completamente como a Honda espera), diversos robôs ASIMO foram colocados para trabalhar em empresas japonesas, incluindo a IBM Japão e o Museu Nacional de Ciências Emergentes e Inovações de Tóquio. O ASIMO atua como um recepcionista nessas empresas, cumprimentando os convidados e conduzindo-os pelas instalações.
Para cumprir essas tarefas, o ASIMO precisa ser programado especialmente para conhecer o arranjo físico dos prédios e a maneira apropriada de cumprimentar os visitantes e responder as questões. Enquanto o aluguel de US$ 150 mil pelo ASIMO poderia ser salgado quando comparado ao salário que essas empresas pagariam a um recepcionista humano, o arrojo da empresa compensa.
O movimento do ASIMO: construído como um humano
Os pesquisadores da Honda estudaram as pernas de insetos, mamíferos e o movimento de um alpinista com próteses de pernas para compreender melhor a fisiologia e todas as coisas que ocorrem quando andamos, particularmente nas articulações. Por exemplo, o fato de que deslocamos nosso peso usando nossos corpos e especialmente nossos braços para nos equilibrarmos foi muito importante para obter o mecanismo correto de caminhada do ASIMO. O fato de que possuímos dedos nos pés que podem melhorar nosso equilíbrio também foi levado em consideração: o ASIMO na verdade possui saliências macias em seus pés que atuam de modo similar a nossos dedos dos pés quando andamos. Esse material macio absorve o impacto sobre as articulações, assim como fazem nossos tecidos quando caminhamos. 
(Foto cedida por Honda Motor Co., Ltd.
A fisiologia do ASIMO é desenvolvida
para simular a fisiologia humana)
O ASIMO tem articulações nos quadris, joelhos e pés. Os robôs possuem articulações a que os pesquisadores se referem como "graus de liberdade." Um único grau de liberdade permite o movimento para a direita e esquerda ou para baixo e para cima. O ASIMO possui 26 graus de liberdade espalhados por diferentes articulações de seu corpo para permitir que ele se mova livremente. Há dois graus de liberdade no pescoço do ASIMO, seis em cada braço e seis em cada perna. O número de graus de liberdade necessário para as pernas do ASIMO foi decidido pela medição do movimento das articulações humanas enquanto andavam sobre um piso plano e em escadas.
O ASIMO também possui um sensor de velocidade e um sensor giroscópico instalado em seu corpo. Ele executam as seguintes tarefas:
sentem a posição do corpo do ASIMO e a velocidade na qual ele se move
disparam ajustes de equilíbrio enviados ao computador central Esses sensores trabalham de modo similar ao nosso ouvido interno no sentido que eles mantêm o equilíbrio e a orientação. Para cumprir a tarefa que nossos músculos e pele fazem ao sentir a potência muscular, pressão e ângulos das articulações, o ASIMO possui sensores do ângulo das articulações e um sensor de força de seis eixos.
O ASIMO anda como um humano
A não ser que você saiba muita coisa sobre robótica, poderá não compreender o incrível marco que representa o fato de o ASIMO andar como nós. A parte mais significativa do andar do ASIMO é a capacidade de dar voltas. Em vez de parar e arrartar o pé, parar e arrastar o pé e parar e arrastar o pé em uma nova direção, o ASIMO se inclina e vira com suavidade exatamente como um humano. O ASIMO também pode auto-ajustar seus passos em caso de tropeços, ao ser empurrado ou se encontrar algo que altere seu caminhar normal.
Para obter isso, os engenheiros do ASIMO tiveram de trabalhar com as forças inerciais criadas ao caminhar. Por exemplo, a gravidade da Terra cria uma força, assim como a velocidade com que você anda. Essas duas forças são chamadas de "força inercial total". Há também a força criada quando seus pés têm contato com o solo, chamada "força de reação do solo". Essas forças precisam se equilibrar, e a postura do corpo precisa trabalhar para que isso aconteça. Isso é chamado de "ponto de momento zero" (PMZ).
Para controlar a postura do ASIMO, os engenheiros trabalharam em três áreas:
-controle de reação ao piso significa que as solas dos pés absorvem as irregularidades do piso enquanto ainda mantêm uma base de apoio firme;
-controle de PMZ almejado significa que quando o ASIMO não pode ficar firmemente em pé e seu corpo começa a cair para a frente, ele mantém a posição movendo a parte superior de seu corpo na direção oposta à queda iminente. Ao mesmo tempo, ele acelera seu caminhar para contrabalançar rapidamente a queda;
-controle de localização da planta do pé entra em ação quando o controle de PMZ almejado é ativado. Ele ajusta o comprimento do passo para obter novamente a correta relação entre a posição e a velocidade do corpo e o comprimento do passo.
Movimentos suaves
O ASIMO pode sentir movimentos de queda e reagir rapidamente a eles. Mas os engenheiros do ASIMO queriam mais. Eles queriam que o robô andasse suavemente, assim como fazer algo que outros robôs não podem: virar sem ter de parar.
Quando viramos a noventa graus, deslocamos nosso centro de gravidade na direção da curva. O ASIMO usa uma tecnologia chamada "controle preditivo de movimentos" também chamado Intelligent Walking Technology (tecnologia de caminhada inteligente) da Honda, para obter o mesmo resultado. O ASIMO prediz quanto ele deve deslocar seu centro de gravidade para dentro da curva e quanto tempo esse deslocamento deve ser mantido. Em virtude desta tecnologia funcionar em tempo real, o ASIMO pode fazer isso sem parar entre os passos, algo que os robôs costumam fazer.Essencialmente, em cada passo que o ASIMO dá, ele tem de determinar sua inércia e então predizer como seu peso deve ser deslocado para o próximo passo para andar e virar suavemente; ele ajusta qualquer um dos seguintes fatores para manter a posição correta:
- o comprimento de seus passos
- sua posição corporal
- sua velocidade
- a direção na qual ele está caminhando
Agora vamos falar sobre outro talento do ASIMO: reconhecer imagens.
A visão do ASIMO
Em robótica, visão é uma imagem capturada que é interpretada com base em gabaritos programados. Em um ambiente de manufatura, onde braços robóticos constroem carros ou robôs inspecionam as conexões microscópicas de chips semicondutores, você lida com um ambiente controlado. A iluminação é sempre a mesma, o ângulo não varia e há um número limitado de coisas para olhar e entender. Entretanto, no mundo real (e não estruturado), o número de coisas para se olhar e compreender aumenta muito.
Um robô humanóide que precise navegar através de casas, prédios ou painéis de anúncios enquanto efetua tarefas deve ser capaz de compreender os muitos objetos que ele "vê". Sombras, ângulos e movimentos incomuns devem ser incompreensíveis. Por exemplo, para caminhar por sua própria conta em uma área desconhecida, um robô precisa detectar e reconhecer objetos em tempo real, selecionar características como cor, formato e bordas para comparar a um banco de dados de objetos ou ambientes que ele conheça. Pode haver milhares de
objetos na "meO sistema de visão do ASIMO consiste de câmeras de vídeo básicas para os olhos, localizadas em sua cabeça. O ASIMO usa um algoritmo de visão proprietário que permite que ele veja, reconheça e evite colidir com objetos, mesmo que sua orientação espacial e iluminação não seja a mesma daquelas que ele possui no banco de dados da memória. Essas câmeras podem detectar múltiplos objetos, reconhecer faces programadas e até interpretar movimentos de mão. Por exemplo, quando você segura sua mão para cima em uma posição de "pare" para o ASIMO, ele obedece. O recurso de reconhecimento facial permite que o ASIMO cumprimente pessoas "familiares".
As câmeras também enviam (via USB) para o seu controlador o que o ASIMO vê. Desse modo, se você estiver controlando o ASIMO a partir de um PC, poderá ver o que o ASIMO vê.
Controlando o ASIMO
O ASIMO não é um robô autônomo. Ele não pode entrar em uma sala e tomar decisões por si mesmo sobre como navegar. Ele precisa ser programado para fazer uma tarefa específica em uma área específica que possua marcadores que ele compreenda ou ser controlado manualmente por um humano.
A "mochila" do ASIMO carrega o computador (também conhecido como cérebro) que controla o movimento do ASIMO. O ASIMO pode ser controlado por três métodos:
- PC
- controlador sem fio (um tipo de joystick)
- comandos de voz
Usando tecnologia sem fio 802.11 e um laptop ou computador de mesa, você pode controlar o ASIMO assim como ver o que o ASIMO vê através de seus olhos de câmeras. O ASIMO também usa sua conexão de PC para acessar a Internet e recuperar informações para você, como boletins meteorológicos e notícias.
O controlador de joystick sem fio opera os movimentos do ASIMO do mesmo modo que você operaria um controle remoto de carro. Você pode fazer o ASIMO ir para a frente, para trás, andar de lado, diagonalmente, dar meia volta ou fazer curvas. Fazer o ASIMO se mover por controle remoto pode não parecer tão avançado, mas o ASIMO tem a capacidade de auto-ajustar seus passos. Se você o fizer andar para a frente e ele encontrar uma rampa ou algum tipo de obstáculo, o ASIMO ajustará automaticamente seus passos para se adaptar ao terreno.
Há também os gestos pré-programados que podem ser selecionados usando os botões do controlador. Eles incluem coisas como acenar, pegar e responder de outras maneiras.
A capacidade do ASIMO de compreender comandos de voz é a mais nova adição ao controle. Seu banco de dados inclui cerca de 30 comandos falados diferentes que ativam determinados movimentos do repertório do ASIMO.
Além dos comandos de voz para o controle dos movimentos do ASIMO, há também os comandos falados para os quais o ASIMO pode responder verbalmente. Esse é o recurso que possibilitou que o ASIMO trabalhasse como um recepcionista, cumprimentando visitantes e respondendo perguntas.
A potência do ASIMO
Como a maioria das outras tecnologias no campo da robótica, o ASIMO é energizado por servomotores. Eles são pequenos, mas poderosos motores elétricos com um eixo rotativo que move membros ou superfícies para um ângulo específico conforme as instruções enviadas por um controlador. Assim que o motor tiver girado o ângulo apropriado, ele se desliga até que seja instruído para girar novamente. Por exemplo, um servo pode controlar o ângulo da articulação do braço de um robô, mantendo-o no ângulo correto até que ele precise ser movido e, então, passe a controlar esse movimento. Os servos usam um dispositivo sensor de posição (também conhecido como decodificador digital) para assegurar que o eixo do motor esteja na posição correta. Eles geralmente usam potência proporcional à carga mecânica que estão carregando. Um servo levemente carregado, por exemplo, não usa muita energia.
O ASIMO tem 26 servomotores em seu corpo que movem seus braços, mãos, pernas, pés, tornozelos e outras partes móveis. O ASIMO gerencia uma série de servomotores para controlar cada tipo de movimento.
Baterias requeridas
O ASIMO é energizado por uma bateria de hidreto metálico de níquel de 40 volts que dura 30 minutos com uma única carga e é recarregável. A bateria é armazenada na seção intermediária do ASIMO, onde seu peso ajuda a criar o centro de equilíbrio deste robô. A bateria do ASIMO leva quatro horas para carregar completamente, assim uma segunda (e terceira) bateria será fundamental se você precisar que o ASIMO opere por muito tempo.
Parecido com o ASIMO
Além do ASIMO, há alguns outros robôs humanóides bastante sofisticados que parecem fazer as mesmas coisas (exceto fazer curvas com suavidade). A diferença é que a maioria deles é construída em menor escala e se destinam mais ao entretenimento do que a serviços. Neste momento, a maior competição ao ASIMO em termos de tecnologia parece ser:
- a SONY com seu robô QRIO (em inglês)
- a Fujitsu com seu robô HOAP-1 (em inglês)
- Dr. Robot (em inglês)
Há também dois robôs diferentes usados em hospitais ao redor do mundo que navegam pelos corredores e usam elevadores para entregar fichas, raios-X e remédios de pacie
ntes, além de outras coisas por todo o hospital. Eles viajam sobre rodas e são programados para identificar e seguir marcadores e códigos de barras colocados nas paredes.
(Foto cedida por Fujitsu
Robô HOAP-1 da Fujitsu)
História de vida do ASIMO
A Honda começou o desenvolvimento de seu robô ajudante humanóide em 1986. Os engenheiros da Honda sabiam que o robô tinha de ser capaz de navegar com facilidade por uma casa ou prédio, e que isso significava que a tecnologia de andar tinha de ser perfeita. Portanto, suas primeiras tentativas foram basicamente construir caixas com pernas. Assim que o mecanismo de andar estava desenvolvido na maior parte, foram adicionados braços, mãos e finalmente uma cabeça.
A linha do tempo do ASIMO
- 1986 - caminhada estáticaO primeiro robô construído pela Honda se chamava E0. O E0 andava lentamente, levando algumas vezes 20 segundos para completar um único passo. Isso ocorria porque o E0 fazia o que foi chamado de "caminhada estática". Na caminhada estática, depois que o robô começa a mover um pé para a frente, ele tem de esperar até ter o seu peso equilibrado naquele pé antes de mover o outro pé para a frente. Os humanos não andam dessa maneira, então a pesquisa continuou.
- 1987 - caminhada dinâmicaÀquela altura os engenheiros haviam desenvolvido um método para a "caminhada dinâmica", que é muito mais semelhante à dos humanos. Com essa tecnologia de caminhada, o robô (agora chamado de protótipo E1, logo seguido pelo E2 e E3 à medida que a pesquisa progredia) se inclinava para o próximo passo, deslocando seu peso e movendo o outro pé para a frente para se apoiar, de modo que ele andava para a frente ao invés de cair nessa direção.
- 1991 - caminhando como um profissionalNos protótipos E4, E5 e E6, os engenheiros da Honda aperfeiçoaram o mecanismo de andar ao ponto em que o robô podia andar facilmente sobre rampas, subir escadas e sobre terreno irregular. Porque o caminhar verdadeiramente humano requer na verdade o uso do corpo, braços e cabeça, os engenheiros tiveram de passar para o próximo passo e adicionar o resto do corpo.
- 1993 - um robô de aparência mais humanaCom um corpo, braços, mãos e uma cabeça, a próxima geração de protótipos (P1, P2 e P3) parecia um pouco mais com um "humanóide". O P1, no entanto, era um grandalhão de 1,88 m e pesava 175 kg. O P2 foi ligeiramente diminuído em altura, mas pesava ainda mais, 210 kg. Ninguém ia querer algo assim o seguindo na cozinha de casa. Mas, ele podia andar muito bem sobre superfícies irregulares e rampas, e podia até segurar objetos e empurrar carrinhos. O P2 podia até manter seu equilíbrio quando empurrado. Finalmente, o P3 foi construído com uma altura mais confortável (e menos assustadora) de 1,57 m. Pesando 130 kg, o P3 podia andar mais rápido e de forma mais suave do que seus predecessores.
- 1997 - o ASIMO que nós conhecemosOutras melhorias foram feitas ao sistema de andar, permitindo que o ASIMO andasse graciosa e facilmente em praticamente qualquer ambiente. Articulações de quadris sofisticadas permitiram que o ASIMO mudasse de direção suavemente, algo que outros robôs não conseguem fazer.
Pensando sobre como o ASIMO seria usado, os engenheiros tomaram a decisão de reduzir ainda mais o tamanho do ASIMO para 1,22 m, de modo que ele não somente deixaria de intimidar as pessoas sentadas (ou em pé, para essa questão), como também estaria ao nível dos olhos. Esse novo projeto possibilitou que o ASIMO trabalhasse na altura de uma mesa ou de um computador, alcançasse interruptores de luz e girasse maçanetas de portas. O corpo do ASIMO muito forte e leve de liga de magnésio recoberto por uma "pele" plástica, pesava somente 52 kg.
A tecnologia chamada "controle predito de movimento" permitiu que o ASIMO previsse seu próximo movimento automaticamente e deslocasse seu peso para mudar de direção. A passada do ASIMO podia ser ajustada em tempo real para fazê-lo andar mais rápido ou mais devagar. O P2 e o P3 tinham de usar padrões de caminhada. Os robôs tem sido usados em diversas áreas desde os anos 60. Com os processadores de computador ficando cada vez mais poderosos e a tecnologia da robótica expandindo-se para novas áreas, não demorará para que vejamos uma "Rosie" cozinhar nossas refeições e limpar nossas casas.

















