SEM CATEGORIA, TECNOLOGIA

SwarmTouch: uma estratégia de interação tátil para comunicação enxame humano

Pesquisadores do Instituto Skolkovo de Ciência e Tecnologia (Skoltech), na Rússia, introduziram recentemente uma nova estratégia para aprimorar as interações entre humanos e enxames robóticos, chamada SwarmTouch. Essa estratégia, apresentada em um artigo pré-publicado no arXiv , permite que um operador humano se comunique com um enxame de drones nano-quadrotor e guie sua formação, enquanto recebe feedback tátil na forma de vibrações.

“Estamos trabalhando no campo de enxames de drones e minha pesquisa anterior no campo dos hápticos foi muito útil na introdução de uma nova fronteira de interações táteis entre humanos e enxames”, Dzmitry Tsetserukou, professor da Skoltech e chefe do laboratório de Robótica Espacial Inteligente, disse ao TechXplore. “No entanto, durante nossas experiências com o enxame, entendemos que as interfaces atuais são muito hostis e difíceis de operar”.

Enquanto conduzia pesquisas que investigavam estratégias para a interação humano-enxame, Tsetserukou e seus colegas perceberam que atualmente não existem interfaces disponíveis que permitem aos operadores humanos implantar facilmente um enxame de robôs e controlar seus movimentos em tempo real. No momento, a maioria dos enxames simplesmente segue trajetórias predefinidas, que foram estabelecidas pelos pesquisadores antes dos robôs começarem a operar.

A estratégia de interação humano-enxame proposta pelos pesquisadores, por outro lado, permite que um usuário humano guie diretamente os movimentos de um enxame de robôs nano-quadrotor. Isso é feito considerando a velocidade da mão do usuário e alterando a forma ou a dinâmica da formação do enxame, usando interações de impedância simuladas entre os robôs para produzir comportamentos semelhantes aos dos enxames que ocorrem na natureza.

O sistema desenvolvido pelos pesquisadores inclui uma tela tátil vestível que fornece padrões de vibração nos dedos do usuário, a fim de informá-lo sobre a dinâmica atual do enxame (por exemplo, se o enxame estiver em expansão ou encolhendo). Esses padrões de vibração permitem que os usuários humanos alterem a dinâmica do enxame, de modo que o enxame possa evitar obstáculos simplesmente movendo as mãos em diferentes velocidades ou em diferentes direções.

O sistema detecta a posição da mão do usuário usando um sistema de captura de movimento altamente preciso chamado Vicon Vantage V5. Além disso, o operador humano e os robôs individuais no enxame são conectados por interlinks de impedância.

“Esses elos se comportam como molas e amortecedores”, explicou Tsetserukou. “Eles impedem que os drones voem perto do operador e entre si e de iniciar ou parar abruptamente. Nossa estratégia melhora consideravelmente a segurança das interações entre humanos e enxames e torna os comportamentos do enxame semelhantes aos de sistemas biológicos reais (por exemplo, enxames de abelhas)”

A principal vantagem da estratégia de interação humano-enxame elaborada por Tsetserukou e seus colegas é que ela permite que os usuários experimentem o movimento de um enxame de robô diretamente na ponta dos dedos. Ele também permite que os operadores alterem a dinâmica do enxame em tempo real, permitindo que os robôs navegem em ambientes desordenados e complexos, como centros urbanos cheios de arranha-céus ou outros obstáculos.

Testes preliminares avaliando essa nova estratégia de interação tátil revelaram que os usuários são capazes de entender o que as vibrações na ponta dos dedos significam na maioria das vezes. A maioria dos participantes que participou desses testes sentiu que a sensação tátil melhorava sua capacidade de guiar os drones, além de tornar mais interativa a comunicação com o enxame.

No futuro, SwarmTouch, a estratégia desenvolvida por Tsetserukou e seus colegas, poderá ser usada para treinar enxames para navegar em armazéns, entregar mercadorias em ambientes urbanos e até inspecionar pontes ou outras infra-estruturas. Os pesquisadores apresentarão em breve outra abordagem, chamada CloakSwarm, na conferência ACM Siggraph Asia 2019.

Eles também estão trabalhando em duas estratégias adicionais de interação humano- drone , SlingDrone e WiredSwarm, que serão demonstradas na conferência ACM VRST 2019. O SlingDrone, a primeira dessas estratégias, é um paradigma de realidade mista que permite aos usuários operar drones usando um controlador apontador de maneira interativa, produzindo um movimento semelhante ao estilingue.

“Essa abordagem é um pouco semelhante ao popular jogo para celular Angry Birds, mas com os usuários puxando um drone real com uma corda em vez de em uma tela sensível ao toque, a fim de navegar em sua trajetória balística na realidade virtual”, explicou Tsetserukou. “O SlingDrone permite que você aponte um drone virtual na direção em que deseja que ele voe e, ao mesmo tempo, um drone real voa para a posição de destino e traz para você o objeto que você deseja pegar. WiredSwarm, por outro lado , é um enxame de drones conectados aos dedos do usuário com trelas, que podem fornecer feedback tátil de alta fidelidade a um usuário de RV. Chamamos esse novo tipo de interface de primeira interface tátil vestível voadora “.