Tecnologia Científica

Framboesa de silicone usada para treinar robôs de colheita
As framboesas são a fruta definitiva do vera£o. Famosos por sua cor escarlate atraente e estrutura distinta, eles consistem em dezenas de drupeletas carnudas com uma polpa doce, mas levemente a¡cida.
Por Anne-Muriel Brouet - 29/03/2022


Kai Junge, estudante de doutorado e primeiro autor do artigo que seráapresentado na conferaªncia RoboSoft 2022, de 4 a 8 de abril de 2022, Edimburgo. Crédito: Anne-Muriel Brouet/EPFL

As framboesas são a fruta definitiva do vera£o. Famosos por sua cor escarlate atraente e estrutura distinta, eles consistem em dezenas de drupeletas carnudas com uma polpa doce, mas levemente a¡cida. Mas essa estrutura delicada também ésua principal fraqueza, pois os deixa vulnera¡veis ​​atémesmo ao menor arranha£o ou contusão. Os agricultores sabem muito bem que as framboesas são uma fruta difa­cil de colher ose isso se reflete em seu prea§o. Mas e se robôs, equipados com atuadores e sensores avana§ados, pudessem ajudar? Engenheiros do laboratório de Design e Fabricação de Roba´s Computacionais (CREATE) da EPFL decidiram enfrentar esse desafio.

Os custos trabalhistas alta­ssimos e a escassez de trabalhadores fazem com que os agricultores percam milhões de da³lares em produtos a cada ano ose o problema éainda mais grave quando se trata de culturas delicadas, como framboesas . Mas, por enquanto, não hálternativa via¡vel para colher a fruta manualmente. "a‰ um dilema emocionante para nós, engenheiros de roba³tica", diz Josie Hughes, professora da CREATE. "A temporada de colheita da framboesa étão curta e os frutos são tão valiosos que desperdia§a¡-los simplesmente não éuma opção. Além disso, o custo e os desafios loga­sticos de testar diferentes opções no campo são proibitivos. Por isso decidimos execute nossos testes no laboratório e desenvolva uma ranãplica de framboesa para treinar robôs de colheita."

Uma ferramenta de treinamento para robôs

Para os não iniciados, escolher uma framboesa não étarefa fa¡cil. Vocaª tem que segurar a baga por baixo, agarra¡-la suavemente entre o polegar e o dedo indicador , depois puxa¡-la com cuidado atéque ela se solte do recepta¡culo osa parte da fruta que permanece presa a  planta ose caia na palma da sua ma£o. Para ajudar os robôs de colheita a se acostumarem com essa tarefa, os engenheiros da CREATE projetaram e construa­ram uma framboesa de silicone que pode "dizer" ao roba´ quanta pressão estãosendo aplicada, tanto enquanto a fruta ainda estãopresa ao recepta¡culo quanto depois de ser liberada. As propriedades da framboesa de silicone podem ser ajustadas para simular a resistência da fruta e exigir que o roba´ exera§a a força de colheita necessa¡ria. Graças a esse feedback, os robôs podem ser treinados para colher a fruta sem danifica¡-la. "Nossa framboesa sensorizada, juntamente com um programa de aprendizado de ma¡quina, pode ensinar um roba´ a aplicar a quantidade certa de força", explica Ph.D. estudante Kai Junge. "A parte mais difa­cil étreinar o roba´ para afrouxar o aperto quando a framboesa se soltar do recepta¡culo para que a fruta não seja esmagada. Isso édifa­cil de conseguir com robôs convencionais."

Por baixo de sua forma anormalmente uniforme esuperfÍcie rosa levemente translaºcida, a ranãplica de framboesa da CREATE éuma impressionante faznha de engenharia. Sua carne éfeita de silicone e seu recepta¡culo de pla¡stico impresso em 3D; também contanãm um sensor flua­dico composto por um tubo de silicone macio para medir a força de compressão aplicada pelo roba´. A força de tração que mantanãm a fruta e o recepta¡culo juntos égerada por dois a­ma£s.

Por enquanto, o roba´ de colheita do laboratório épouco mais do que uma garra com dois dedos impressos em 3D cobertos com uma fina camada de silicone e presos a um braa§o roba³tico. Mesmo assim, os engenheiros tiveram que sacrificar mais de uma daºzia de framboesas para calibrar sua pina§a no laboratório. Eles então realizaram uma sanãrie de testes, primeiro colhendo a ranãplica de framboesa a  ma£o e depois usando o sistema roba³tico.

Embora a equipe CREATE tenha demonstrado a prova de conceito de seu design, a tecnologia em si estãolonge de estar madura. "a‰ incrivelmente desafiador", diz Hughes. "Atéagora temos usado um sistema de feedback muito simples em nosso roba´. O pra³ximo passo seráprojetar e construir controladores mais complexos para que os robôs possam colher framboesas em uma escala maior sem esmaga¡-las." Os engenheiros estãoatualmente desenvolvendo um sistema de ca¢mera que permitira¡ aos robôs não apenas “sentir” as framboesas, mas também “ver” onde estãolocalizadas e se estãoprontas para serem colhidas. Eles planejam testar seu roba´ de colheita no campo neste vera£o, no auge da temporada local de framboesas.

"Esse tipo de sistema também pode ser usado para colher outras frutas, por exemplo", diz Hughes. "Tambanãm gostara­amos de desenvolver tecnologia para outras frutas macias e aplicar esse conceito de gaªmeos fa­sicos a tarefas mais complicadas, como outras frutas vermelhas, tomates, damascos ou uvas".

 

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