Análise do setor: Robôs humanoides – Mãos hábeis: o design aprimorado da Tesla e o papel crucial dos sensores.

Uma mão hábil deve oferecer alta capacidade de carga, percepção tátil, alta precisão no controle de movimento e mobilidade com múltiplos graus de liberdade para realizar operações diversas e complexas. Sendo assim, a mão hábil é uma tecnologia de alto desafio e um elemento central no projeto de robôs humanoides.

A Tesla aprimorou seu robô humanoide Optimus com uma mão dextra de 22 graus de liberdade (DOF), quase o dobro dos 11 DOF da geração anterior. Esse salto significativo permite movimentos e manipulações mais precisos.

Com base no pedido de patente de 2024, a mão Gen-3 da Tesla provavelmente adota uma arquitetura acionada por tendões, com engrenagens planetárias, fusos de esferas e cabos tendinosos. Motores e fusos são embutidos no antebraço. A rotação do motor é convertida em movimento linear através do fuso, que então traciona o tendão conectado aos ossos dos dedos. Para compensar a deformação do tendão causada pelo movimento do pulso, molas rígidas são enroladas ao redor dos tendões, de forma semelhante ao mecanismo dos cabos de freio de bicicleta.

A Unitree Robotics é uma das principais desenvolvedoras de robôs humanoides da China. Seus robôs demonstram grande capacidade de controle de movimento e equilíbrio, embora sua mão habilidosa ainda fique atrás do Optimus Prime da Tesla em termos de precisão e design.

Recentemente, a Unitree lançou um projeto interno de P&D para mãos robóticas e tem contratado ativamente engenheiros de algoritmos de IA, engenheiros mecânicos e especialistas em mecatrônica. Isso destaca seu foco estratégico em aprimorar a funcionalidade de mãos robóticas como uma importante vantagem competitiva.

A integração de sensores desempenha um papel central na viabilização da manipulação robótica de alta precisão. De acordo com Ziwei Xia et al., os sensores para mãos hábeis são categorizados em sensores internos e externos. O processamento sensorial opera em três níveis: planejamento, controle e aprendizado.

Sensores internos monitoram as posições, forças e torques das articulações, fornecendo feedback em tempo real para reduzir erros e aumentar a precisão do movimento. Eles são essenciais para a atuação precisa em ambientes dinâmicos.

Os sensores externos incluem sensores de proximidade, táteis e multimodais. Os sensores de proximidade ajudam a estimar a distância entre a mão e o objeto alvo durante a fase de aproximação, enquanto os sensores táteis fornecem feedback físico sobre as forças de contato e as propriedades do objeto ao toque.

Os sensores táteis de fase inicial focavam-se principalmente na medição de força e pressão. Normalmente, são implantados nas pontas dos dedos e utilizam efeitos piezoelétricos para detectar forças multidimensionais. No entanto, frequentemente carecem de resolução espacial e têm dificuldades em detectar a localização do contato.

Para superar esse problema, sensores táteis de múltiplos arranjos tornaram-se cada vez mais comuns. No entanto, a maioria deles é de modalidade única — eles podem detectar pressão, mas não temperatura, textura ou outros fatores ambientais.

É aí que entra a pele eletrônica. Sensores multimodais — capazes de capturar uma gama mais ampla de tipos de dados — permitem que robôs detectem força, temperatura, textura e muito mais, imitando a pele humana. Como resultado, espera-se que a pele eletrônica acelere a implementação prática de sistemas robóticos de alta precisão em diversos setores.