Do turismo remoto ao metaverso, o novo avatar robótico é feito na Itália.

O novo sistema avançado de teleoperação do robô iCub permite que um operador humano visite remotamente Veneza a 300 quilômetros de distância. Pesquisadores usaram uma nova versão do robô humanóide iCub, o iCub3

Genova (Itália), 16 de março de 2022 – Sentir-se e mover-se em um lugar sem estar lá, este é o principal objetivo do novo sistema avançado de teleexistência do robô iCub, também chamado de sistema de avatar iCub3, desenvolvido por pesquisadores do IIT-Istituto Italiano di Tecnologia ( Instituto Italiano de Tecnologia) em Gênova, Itália. O novo sistema foi testado em uma demonstração online envolvendo um operador humano baseado no IIT, Genova, e uma nova versão do robô humanóide iCub, o iCub 3, visitando o Pavilhão da Itália na 17ª Exposição Internacional de Arquitetura – La Biennale di Venezia; os dois sites estão distantes 300 km e a comunicação dependia de conexão básica de fibra óptica. Pesquisadores demonstraram que o sistema transporta a locomoção, manipulação, voz e expressões faciais do operador para o avatar robótico, enquanto recebe recursos visuais, auditivos, feedbacks táteis e táteis. Esta é a primeira vez que um sistema com todas essas características é testado usando um robô humanóide de pernas para turismo remoto para que o operador humano possa sentir e experimentar onde está o avatar. O sistema é um protótipo e pode ser desenvolvido para ser aplicado em diferentes cenários, desde a resposta a desastres à saúde, e também ao metaverso.

Este resultado foi obtido pela equipe de pesquisa coordenada por Daniele Pucci, pesquisadora principal do Laboratório de Inteligência Artificial e Mecânica (AMI) do IIT em Gênova. Um de seus objetivos de pesquisa é obter robôs humanóides que desempenhem o papel de avatares, ou seja, um corpo robótico que atua no lugar dos humanos sem substituí-los, mas permitindo que eles estejam onde não podem.

“Acreditamos que essa direção de pesquisa tem um enorme potencial em muitas áreas”, explica Daniele Pucci. “Por um lado, a recente pandemia nos ensinou que sistemas avançados de telepresença podem se tornar necessários muito rapidamente em diferentes áreas, como saúde e logística. Por outro lado, os avatares podem permitir que pessoas com deficiências físicas graves trabalhem e realizem tarefas no mundo real por meio do corpo robótico. Isso pode ser uma evolução das tecnologias de reabilitação e próteses.”

A integração do sistema foi possível graças ao desenvolvimento de tecnologias que os pesquisadores do IIT projetaram previamente. Portanto, o sistema de avatar iCub3 é composto principalmente pelo robô iCub3, que atualmente está sendo desenvolvido no IIT e representa uma nova versão do robô iCub, e as tecnologias vestíveis – denominadas iFeel – nascidas no projeto financiado pela UE Andy e desenvolvidas posteriormente em colaboração com o Instituto Nacional de Seguros contra Acidentes de Trabalho (INAIL) para aplicações em cenários de casos reais.

Uma arquitetura de software avançada, projetada pelos pesquisadores do IIT, controla e gerencia a interconexão entre o robô iCub3 e o sistema iFeel. Além disso, essa infraestrutura de software permite a integração de tecnologias vestíveis comerciais, que completam o sistema de avatar iCub3. Por exemplo, o usuário remoto caminha dentro de uma plataforma de realidade virtual que lhe permite mover a parte superior do corpo livremente.

O robô iCub3 é 25 cm mais alto que as versões anteriores do iCub, medindo assim 1,25 m e representando uma plataforma mais adequada para interagir dentro de um ambiente humano. Seu equilíbrio e locomoção são mais robustos e capazes de emular melhor os movimentos humanos e a interação física. O robô é, portanto, maior – pesando 52 Kg vs 33 Kg – e possui motores mais potentes nas pernas, adquirindo assim uma locomoção mais rápida. Além disso, o robô iCub3 difere da plataforma anterior também por uma mecânica de atuação diferente, não mais baseada em juntas acionadas por cabos. No lado dos sensores, possui uma câmera de profundidade adicional e sensor de força de última geração, suportando maior peso do robô. Por fim, o iCub3 possui uma bateria de maior capacidade, localizada dentro do conjunto do tronco, em vez de ser incluída em uma mochila rigidamente presa.

Na demonstração realizada ao operar o sistema de Gênova a Veneza e vice-versa, a suíte iFeel vestível do IIT rastreia os movimentos do corpo do operador e o sistema de avatar os transfere para o iCub3 em Veneza, que então se move como o usuário faz em Gênova. O usuário também recebe um fone de ouvido que rastreia as expressões do usuário, pálpebras e movimentos oculares. Essas características da cabeça são projetadas no avatar, que as reproduz com alto nível de fidelidade: avatar e humano compartilham expressões faciais muito semelhantes. O usuário usa luvas sensorizadas que rastreiam os movimentos de suas mãos e, ao mesmo tempo, fornecem feedback tátil.

Graças ao sistema de avatar, o usuário remoto pode sorrir, falar e apertar a mão do guia em Veneza: seu avatar sorri, fala e aperta a mão de acordo. Analogamente, quando o guia abraça o avatar em Veneza, o operador em Gênova sente o abraço graças ao traje iFeel do IIT, que também fornece sensação tátil na parte superior do corpo. Além disso, a conversa entre o usuário remoto em Gênova e o guia em Veneza é possível graças a sistemas que gravam e transmitem a voz do operador para que o avatar possa reproduzi-la em Veneza.

A transmissão foi transmitida em uma conexão de internet de fibra óptica padrão, resultando em apenas alguns milissegundos de atraso.

“Nosso sistema de avatar iCub 3 é validado em um robô humanóide de pernas permitindo interação verbal, não verbal e física remota, o que representa um ponto de partida perfeito ao procurar plataformas para emular humanos para todos os aspectos de interação.” – comenta Daniele Pucci. “O que também vejo em nosso futuro próximo é a aplicação desse sistema ao chamado metaverso, que na verdade é baseado em avatares humanos imersivos e remotos”.

O Diretor-Geral de Criatividade Contemporânea do Ministério da Cultura e Comissário do Pavilhão Italiano, Onofrio Cutaia, disse: “Com muito prazer, recebemos a proposta de colaborar com o Instituto Italiano de Tecnologia de Gênova neste projeto. gostaria de agradecer ao Arq. Alessandro Melis, curador do Pavilhão Italiano na 17ª Exposição Internacional de Arquitetura – La Biennale di Venezia, por compartilhar nosso entusiasmo e interagir com o iCub 3 em um diálogo surpreendente entre homem e robô. património através de novas formas de comunicação. Acreditamos firmemente que a interdisciplinaridade e a interacção entre as línguas é o verdadeiro desafio a enfrentar, e é nisso que a Direcção-Geral irá focar nos próximos anos”.

A demonstração do sistema avatar iCub 3 em Veneza foi realizada com a colaboração do Pavilhão Italiano “Comunidades Resilientes” na 17ª Exposição Internacional de Arquitetura – La Biennale di Venezia, promovida pela Direção-Geral de Criatividade Contemporânea do Ministério da Cultura e curadoria do Arq. Alessandro Melis.

O vídeo, filmado em 8 de novembro de 2021, envolveu pesquisadores do IIT AMI Lab, funcionários do IIT e funcionários do Pavilhão Italiano.