Investigadores desenvolveram um robô que utiliza ondas de rádio, capazes de penetrar paredes, para perceber objetos escondidos. O robô, denominado RF-Grasp, combina esta deteção poderosa com a visão computacional tradicional para localizar e agarrar objetos que, de outra forma, permaneceriam escondidos. Este avanço poderá, um dia, agilizar o processamento de encomendas de e-commerce em armazéns ou ajudar uma máquina a recuperar uma chave de fendas numa caixa de ferramentas desorganizada.

A investigação será apresentada em maio na Conferência Internacional de Robótica e Automação do IEEE. A autora principal do artigo é Tara Boroushaki, assistente de investigação do Grupo de Cinética de Sinais do MIT Media Lab. Os seus coautores no MIT são Adib, diretor do Grupo de Cinética de Sinais, e Alberto Rodríguez, professor associado (turma de 1957) do Departamento de Engenharia Mecânica. Outros coautores incluem Junshan Leng, engenheiro de investigação na Universidade de Harvard, e Ian Clester, estudante de doutoramento na Georgia Tech.

Embora o comércio eletrónico continue a crescer, o trabalho em armazéns continua, em grande parte, a ser do domínio humano, e não de robôs, apesar das condições de trabalho, por vezes, perigosas. Isto deve-se, em parte, à dificuldade que os robôs têm em localizar e apanhar objetos num ambiente tão congestionado. "A perceção e a recolha são dois dos obstáculos que o setor enfrenta atualmente", afirma Rodríguez. Utilizando apenas visão ótica, os robôs não conseguem aperceber-se da presença de um item armazenado numa caixa ou escondido atrás de outro objeto numa prateleira: as ondas de luz visível, obviamente, não penetram nas paredes. Mas as ondas hertzianas, sim.

Durante décadas, a identificação por radiofrequência (RFID) tem sido utilizada para rastrear todos os tipos de objetos, desde livros de biblioteca a animais de estimação. Os sistemas RFID têm dois componentes principais: um leitor e uma etiqueta. A etiqueta é um minúsculo chip de computador que é fixado ao objeto a rastrear — ou, no caso dos animais de estimação, implantado no mesmo. O leitor emite um sinal de radiofrequência que é modulado pela etiqueta e refletido de volta para o leitor.

O sinal refletido fornece informações sobre a localização e a identidade do item etiquetado. A tecnologia ganhou popularidade nas cadeias de abastecimento do retalho: o Japão pretende utilizar o rastreio por radiofrequência em quase todas as compras no retalho dentro de alguns anos. Os investigadores perceberam que esta proliferação da radiofrequência poderia ser uma grande vantagem para os robôs, pois proporcionar-lhes-ia mais um modo de perceção.

"A radiofrequência é um método de deteção diferente da visão", diz Rodríguez. "Seria um erro não explorar o que a radiofrequência pode fazer.".

O RF Grasp utiliza uma câmara e um leitor de radiofrequência para encontrar e apanhar objetos marcados, mesmo quando estes estão completamente fora do campo de visão da câmara. Consiste num braço robótico acoplado a uma mão com capacidade de preensão. A câmara está localizada no pulso do robô. O leitor de radiofrequência é separado do robô e transmite informações de seguimento para o algoritmo de controlo do robô. Desta forma, o robô recolhe constantemente dados de rastreio por radiofrequência e uma imagem visual do ambiente que o rodeia. Integrar estes dois fluxos de dados no processo de tomada de decisão do robô foi um dos maiores desafios enfrentados pelos investigadores.

"O robô precisa de decidir, a cada instante, qual destes fluxos é o mais importante a pensar", diz Boroushaki. "Não se trata apenas de coordenação óculo-manual, mas de coordenação óculo-manual por radiofrequência. Portanto, o problema torna-se muito mais complexo.".

O robô inicia o processo de busca e captura acionando a etiqueta de radiofrequência do objeto alvo para localizar a sua posição. "Começa por usar a radiofrequência para focar a sua visão", diz Adib. "De seguida, utiliza a visão para realizar manobras precisas." A sequência é semelhante a ouvir uma sirene atrás de si e depois virar-se para obter uma imagem mais nítida da origem do som.

Com os seus dois sentidos complementares, o RF Grasp concentra-se no objeto alvo. À medida que se aproxima e começa a manipular o objeto, a visão, que fornece detalhes muito mais precisos do que o RF, assume o controlo da tomada de decisões do robô.

O RF Grasp comprovou a sua eficácia numa série de testes. Comparado com um robô semelhante equipado apenas com uma câmara, o RF Grasp conseguiu localizar e agarrar o objeto com metade do movimento total. Além disso, o RF Grasp demonstrou a capacidade única de "limpar" o ambiente à sua volta, removendo materiais de embalagem e outros obstáculos no seu caminho para aceder ao alvo. Rodriguez afirma que isto demonstra a "vantagem injusta" do RF Grasp sobre os robôs sem sensores de radiofrequência penetrantes. "Possui esta orientação que outros sistemas simplesmente não têm.".

O RF Grasp poderá um dia executar tarefas logísticas em armazéns de comércio eletrónico sobrelotados. A sua deteção por radiofrequência poderá até verificar instantaneamente a identidade de um item sem o manusear, expondo o seu código de barras e, em seguida, digitalizando-o. "A radiofrequência tem o potencial de ultrapassar algumas das limitações do setor, principalmente em relação à perceção e localização", afirma Rodriguez.

Adib também perspetiva possíveis aplicações domésticas para o robô, como localizar a chave Allen correta para montar a sua cadeira da Ikea. "Ou pode imaginar o robô a encontrar objetos perdidos. É como um super-Roomba que vai buscar as minhas chaves, onde quer que as tenha colocado.".