A Universidade de São Paulo (USP), por meio de pesquisadores do Centro de Robótica (CRob) em São Carlos, alcançou um marco significativo no campo da robótica. Foi desenvolvido um sistema inovador que permite o controle de braços robóticos utilizando apenas os movimentos naturais do braço humano, eliminando a necessidade de joysticks e outras interfaces complexas.
Esta tecnologia disruptiva foi reconhecida como o melhor trabalho no Simpósio Latino-Americano de Robótica de 2025, evidenciando seu potencial transformador. O projeto visa democratizar o acesso à operação de robôs, tornando-a mais intuitiva e acessível para diversos usuários e aplicações.
A iniciativa promete revolucionar a interação humano-máquina, com aplicações práticas já vislumbradas em setores de alta periculosidade, como as plataformas de exploração de petróleo e gás em alto-mar, conforme informações divulgadas.
Como a Tecnologia Transforma a Interação Humano-Robô
O coração do sistema desenvolvido pela USP reside em sua simplicidade e intuição. Ao invés de complexos controles manuais que exigem treinamento especializado, a tecnologia permite que o operador controle o braço robótico com os próprios movimentos do corpo. Uma câmera de profundidade, peça central do sistema, rastreia a posição do pulso do operador em tempo real, traduzindo esses movimentos diretamente para o robô.
Murilo Vinicius da Silva, estudante de engenharia da computação e um dos autores da pesquisa, enfatiza que o objetivo primordial era tornar a tecnologia mais acessível. “O nosso foco era pegar essas ferramentas e facilitar a vida. Nada mais intuitivo do que você controlar o braço do robô com o seu próprio braço”, afirma Silva. Essa abordagem não apenas simplifica a operação, mas também reduz a curva de aprendizado, permitindo que mais pessoas possam interagir com robôs de forma eficaz.
O sistema utiliza a câmera para identificar pontos-chave do corpo humano, como pulso, ombro e cintura. A partir desses pontos, são calculados a posição e o movimento do braço do operador. Esses dados são então meticulosamente convertidos em comandos para o braço mecânico, ajustando a escala e a cinemática para que o robô, muitas vezes maior que o braço humano, replique os movimentos de forma precisa e controlada.
Essa tradução de movimentos do corpo humano para o robô é um avanço significativo, pois estabelece uma ponte natural entre a intenção humana e a ação mecânica. A tecnologia não apenas executa comandos, mas busca mimetizar a fluidez e a naturalidade dos movimentos humanos, um diferencial crucial para tarefas que exigem delicadeza e precisão.
Os Desafios Superados na Busca pela Precisão e Velocidade
O desenvolvimento de um controle remoto intuitivo para braços robóticos que seja ao mesmo tempo preciso e responsivo não foi uma tarefa fácil. Um dos maiores obstáculos enfrentados pela equipe de pesquisa da USP foi a calibração do sistema, garantindo que os movimentos do operador fossem interpretados corretamente pelo robô, independentemente da posição da câmera ou do próprio operador.
“A gente pega a posição do braço em relação à própria pessoa e não à câmera. Tem toda essa questão de calibração que foi um grande desafio”, explica Murilo Vinicius da Silva. Essa distinção é fundamental, pois permite que o operador se mova livremente, sem a necessidade de permanecer em uma posição fixa em relação ao sensor, aumentando a flexibilidade e o conforto durante a operação.
Além da calibração, a equipe teve que superar o desafio de transmitir os movimentos com a rapidez e a exatidão necessárias. O sistema precisava responder em tempo real, com a mesma agilidade esperada de um controle de videogame, mas com a precisão exigida para operações industriais complexas. A latência, ou atraso na resposta, era um fator crítico a ser minimizado para garantir a eficácia do controle.
O processo de desenvolvimento foi marcado por diversas tentativas e refinamentos. “Foram necessárias diversas tentativas, mas os resultados foram bem-sucedidos. A gente foi moldando, foi errando, acertando, errando”, relata Silva, destacando a natureza iterativa da pesquisa e o empenho da equipe em alcançar os padrões de desempenho desejados.
A superação desses desafios técnicos resultou em um sistema robusto e confiável, capaz de oferecer uma experiência de controle fluida e precisa, essencial para as diversas aplicações que o projeto visa atender, desde tarefas cotidianas em ambientes controlados até operações críticas em cenários de alto risco.
Três Modos de Operação: Flexibilidade para Diferentes Tarefas
Para maximizar a versatilidade e adaptabilidade do controle remoto intuitivo para braços robóticos, o sistema desenvolvido pela USP oferece três modos de operação distintos, cada um acionado por gestos simples com os dedos do operador. Essa modularidade permite que o usuário escolha o nível de autonomia do robô de acordo com a complexidade da tarefa e o ambiente de trabalho.
O primeiro modo é o manual, ativado com um dedo levantado. Neste modo, o operador possui controle total sobre cada movimento do braço robótico. É ideal para tarefas que exigem alta precisão, intervenção detalhada ou em cenários onde a autonomia total do robô ainda não é desejável ou segura. A reprodução fiel dos movimentos humanos garante que o operador sinta uma extensão de seu próprio braço.
Com dois dedos levantados, o sistema transita para o modo semiautônomo. Nesta configuração, o robô ganha a capacidade de detectar objetos automaticamente e oferecer assistência ao movimento do operador. Isso significa que, ao invés de guiar o robô em cada milímetro, o operador pode indicar a direção geral, e o robô ajustará sua trajetória para interagir de forma otimizada com o objeto-alvo. É uma colaboração inteligente entre a intuição humana e a capacidade de percepção da máquina.
Finalmente, o modo totalmente autônomo é acionado com a mão fechada. Neste estágio, o operador apenas seleciona o objeto ou a tarefa, e o robô assume a execução completa da operação. Esta modalidade é particularmente útil para tarefas repetitivas, padronizadas ou em ambientes onde a presença humana é inviável ou perigosa. O robô utiliza seus algoritmos para planejar e executar a tarefa de forma independente, minimizando a necessidade de supervisão contínua.
Essa gradação de autonomia oferece uma flexibilidade sem precedentes, permitindo que o sistema se adapte a uma vasta gama de cenários e necessidades, desde a manipulação delicada até a execução de rotinas complexas sem intervenção humana direta.
Aplicações Estratégicas: Segurança e Eficiência em Plataformas Offshore
O potencial do controle remoto intuitivo para braços robóticos desenvolvido pela USP transcende o ambiente laboratorial, encontrando aplicações de alto impacto em setores estratégicos. O projeto conta com o apoio fundamental da Petrobras, que planeja integrar essa tecnologia em suas plataformas offshore, instalações cruciais para a exploração de petróleo e gás em alto-mar.
Marcelo Becker, professor da EESC-USP (Escola de Engenharia de São Carlos da USP) e coordenador do projeto, contextualiza a importância dessa iniciativa. “A ideia central é utilizar robôs para operações em áreas de risco, seja em plataformas offshore ou em refinarias. Ao invés de enviar pessoas para uma área explosiva, enviamos um robô”, explica Becker. Essa estratégia visa proteger vidas humanas, minimizando a exposição a ambientes perigosos, tóxicos ou explosivos, onde a presença de trabalhadores é inviável ou extremamente arriscada.
Em plataformas offshore, robôs equipados com esse sistema de controle poderão realizar uma série de tarefas essenciais, desde a identificação e mapeamento de equipamentos até a execução de manutenções preventivas e corretivas. Murilo Vinicius da Silva detalha a visão da parceria: “A ideia é realmente ter muitos robôs na plataforma, que façam tanto a identificação dos objetos quanto o mapeamento dela e a sua manutenção”.
A substituição de humanos por robôs em inspeções e reparos em alto-mar não só eleva o nível de segurança operacional, mas também pode otimizar a eficiência e reduzir custos. Robôs podem operar continuamente, em condições climáticas adversas e em locais de difícil acesso, garantindo que as operações de exploração e produção de energia sejam mantidas sem interrupções desnecessárias ou riscos desmedidos para os funcionários.
Essa parceria estratégica com a Petrobras não apenas valida a relevância da pesquisa da USP, mas também projeta o Brasil como um polo de inovação em robótica aplicada a setores industriais de alta complexidade, fortalecendo a segurança e a sustentabilidade das operações energéticas do país.
Da Simulação à Realidade: Testes Rigorosos e Validação Científica
Antes de ser implementado em ambientes tão críticos quanto as plataformas offshore, o controle remoto intuitivo para braços robóticos da USP passou por um rigoroso processo de testes e validação. Os pesquisadores compreendem que a confiabilidade e a precisão são inegociáveis quando se trata de aplicações industriais e de segurança.
A primeira fase dos testes envolveu a criação de um ambiente de simulação detalhado. Neste cenário virtual, a equipe pôde validar a precisão do sistema, sua capacidade de resposta em diferentes condições e a eficácia dos mecanismos de segurança incorporados. A simulação permitiu identificar e corrigir falhas em um ambiente controlado, antes de qualquer experimentação física, economizando tempo e recursos.
Posteriormente, o sistema foi levado para experimentos reais no laboratório. Operadores foram desafiados a realizar tarefas cotidianas, como pegar objetos variados e colocá-los em caixas de armazenamento. Esses testes práticos foram cruciais para avaliar a usabilidade e a performance do sistema em situações mais próximas da realidade, observando a interação humana e a resposta do robô em tempo real.
A precisão do sistema foi comprovada de forma inequívoca através de comparações com marcadores reflexivos profissionais, a mesma tecnologia de captura de movimento utilizada em produções cinematográficas de alto nível. Os resultados demonstraram que o tempo de resposta do sistema da USP é praticamente idêntico ao dos sistemas de captura de movimento de referência, atestando sua alta performance.
“A precisão é incrível”, confirma Murilo Vinicius da Silva, expressando a satisfação da equipe com os resultados obtidos. Essa validação científica robusta garante que a tecnologia não é apenas inovadora, mas também extremamente confiável e pronta para enfrentar os desafios de ambientes reais e exigentes.
Próximos Passos e o Futuro da Robótica na USP
O desenvolvimento do controle remoto intuitivo para braços robóticos na USP é um projeto de médio e longo prazo, com uma visão clara para o futuro. Os pesquisadores já delinearam os próximos passos para aprimorar e expandir a aplicação da tecnologia, buscando uma implementação ainda mais generalista e robusta.
Um dos objetivos imediatos é envolver um público mais amplo na validação do sistema. A equipe pretende contar com a participação de pessoas especializadas e não especializadas para testar a interface, garantindo que a intuição e a facilidade de uso sejam mantidas em diversas mãos. Isso ajudará a refinar a usabilidade e a adaptabilidade do sistema para diferentes perfis de operadores.
Além disso, os pesquisadores buscam uma implementação mais generalista, que não se restrinja a um tipo específico de robô. Embora os testes iniciais tenham utilizado o renomado robô Spot, da Boston Dynamics, a visão é que o sistema de controle possa ser aplicado a uma vasta gama de braços robóticos, aumentando seu impacto e sua relevância na indústria e na pesquisa.
Marcelo Becker reforça a visão de longo prazo do projeto, que culmina na atuação autônoma dos robôs. “Ao médio prazo, o objetivo é alcançar a atuação autônoma. Estamos progredindo gradualmente, iniciando pela simulação, seguida da implementação em ambiente laboratorial. Posteriormente, vislumbramos a aplicação em cenários específicos e, em parceria com a Petrobras, o desenvolvimento de aplicações no Centro de Pesquisa da empresa, e eventualmente em plataformas e refinarias”, detalha o professor, indicando uma trajetória de evolução contínua.
A USP também está investindo massivamente na infraestrutura para sustentar essa ambição. Um novo prédio para o Centro de Robótica está em construção no Campus 2 de São Carlos, com um investimento significativo de R$ 70 milhões, também apoiado pela Petrobras. Essa nova estrutura proporcionará um ambiente de ponta para pesquisas e desenvolvimentos futuros, consolidando a USP como um centro de excelência em robótica.
Para estudantes como Murilo Vinicius da Silva, essa oportunidade é inestimável. “É muito bom ter essa experiência, essa estrutura e essa oportunidade de fazer coisas muito legais ainda na graduação”, afirma Silva, ressaltando o ambiente de inovação e aprendizado prático que a universidade e seus parceiros oferecem, formando a próxima geração de cientistas e engenheiros capazes de moldar o futuro da tecnologia e da indústria.
