Pesquisa do ICMC reproduz gestos humanos em robôs

Pesquisadores utilizam robô humanoide para aprimorar interação com seres humanos por meio de reconhecimento de gestos

Texto/fotos: Davi Marques Pastrelo

O robô humanoide Nao, utilizado pelo Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação (ICMC) da USP de São Carlos para pesquisas na área de robótica, está desempenhando novas funções, de acordo com a Profa. Dra. Roseli Aparecida Francelin Romero, do Departamento de Ciências de Computação do ICMC. 

Roseli contou que o robô, pertencente ao Laboratório de Aprendizado de Robôs (LAR) do grupo de Computação Bioinspirada, veio com funções básicas, como andar, dançar e realizar alguns gestos, além de reprodução de fala ativada por teclado. O trabalho desenvolvido por ela e por Fernando Zuher, seu aluno de mestrado, está desenvolvendo no robô a capacidade de reconhecer ordens e imitar movimentos de seres humanos.

As novas funções permitem que Nao tenha uma maior interação com as pessoas. “No momento, o robô caminha de seis maneiras diferentes, para frente e para trás, para os lados e girando o corpo. Ele imita os movimentos do corpo humano, através através da percepção do estado de algumas junções do corpo, como ombro, cotovelo, quadril e joelho – além do pescoço”, afirmou Zuher. Outra função que o humanoide tem desempenhado é interpretar ordens por meio de comandos de gestos. “Agora o robô Nao segue ordens que podem ser dadas a partir de um gesto. Se apontarmos para o lado direito, ele irá nessa direção”, disse Roseli. 

Fernando Zuher e o robô Nao

A interação entre o robô e o ser humano foi  desenvolvida através do uso do Kinect, um sensor de movimentos desenvolvido para o videogame Xbox 360, fabricado pela Microsoft. O Kinect criou uma nova tecnologia capaz de permitir aos jogadores interagir com os jogos eletrônicos sem a necessidade do uso de controles (joysticks), inovando o campo da jogabilidade.

Zuher esclareceu que por meio do Kinect é possível interpretar o corpo humano pelas junções que ele apresenta. Cada junção é representada por sua posição em um espaço de coordenadas, e na maioria das vezes, também por um matriz de rotação. Quanto a posição, as junções são representadas em três dimensões. Quanto a matriz de rotação, esta não representou na maioria dos experimentos a real configuração angular de algumas junções a fim de ser utilizada. Assim, ele teve de prover outros meios para interpretar essas junções. “Por meio do dispositivo fizemos uso de algumas simples abordagens matemáticas para estimar os ângulos de Euler (sem a necessidade da matriz de rotação) de algumas junções. Após essa estimação, há um aprimoramento desses dados para os relativos ao corpo do robô”, afirmou Zuher.

Entretanto, a professora Roseli ressaltou que os movimentos do robô ainda são limitados, devido principalmente ao seu tamanho. “Ele tem cerca de 60 centímetros de altura, o que dificulta tarefas simples, como subir escadas”. No caso do movimento do pescoço, Zuher explicou que o pescoço humano tem três graus de liberdade, enquanto que o robô apenas dois, para os lados e para cima e para baixo.

Futuras funções

Dentre os projetos futuros para o Nao, Roseli contou que pretende fazer com que ele passe a entender falas humanas em português, e que possa interpretá-las e respondê-las por meio de um banco de dados. “Isso tornará o robô ainda mais humano, o que fará com que ele possa interagir ainda mais com as pessoas, respondendo perguntas e formulando respostas”, disse Roseli. A pesquisadora esclareceu que também há planos para que o robô auxilie alunos do ensino fundamental no aprendizado de matemática. 

Profa. Roseli Romero

Outro plano para o futuro é a criação de um time de futebol de robôs humanoides para participar da RoboCup, competição que reúne as melhores equipes do mundo e que será realizada no Brasil em julho 2014, em João Pessoa-PB, em paralelo à Copa do Mundo de Futebol.

O Grupo de Computação Bioinspirada do ICMC já possui tradição em futebol de robôs. A equipe Warthog Robotics, uma parceria do ICMC com a Escola de Engenharia de São Carlos (EESC), já participou da Robocup em 2012 e já venceu torneios nacionais na categoria Very Small Size. Roseli explicou o grupo já realizou várias pesquisas com os robôs nessa categoria, como por exemplo, reconhecimento dos companheiros de equipe, cálculo da trajetória da dos robôs e movimento para domínio da bola. “Pretendemos melhorar os algoritmos de trajetória da bola e aplicar nos robôs Naos, e também adquirir novos robôs deste tipo”, concluiu.

O equipamento atual foi adquirido pelo ICMC junto à empresa francesa Aldebaran Robotics com recursos da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP).

Mais informações
Laboratório de Aprendizado de Robôs
http://lar.icmc.usp.br/