jul 27

Robô aprende a executar tarefas domésticas apenas observando humanos

Cientistas do Robotics Institute (RI), localizado na Escola de Ciência da Computação da Carnegie Mellon University, conseguiram fazer um robô aprender a realizar tarefas domésticas somente com a observação. Segundo Shikhar Bahl, estudante Ph.D e um integrante do grupo de pesquisa, isso foi possível graças à análise de dados e repetição de atos até que houvesse o acerto.

Bahl fez o experimento na sua própria casa: ele abriu a porta da geladeira algumas vezes para que o pequeno robô WHIRL (abreviação de In-the-Wild Human Imitating Robot Learning) conseguisse fazer isso sozinho. A máquina gravou os movimentos do humano, o modo de abertura da porta, a localização da geladeira e coletou diversas informações para realizar o ato.

No início, falhou várias vezes consecutivas ao agarrar no local errado, soltar antes do tempo e puxar para o lado incorreto. Após duas horas e tentativas sequenciais, o robô finalmente conseguiu abrir a porta da gaveta. Isso poderia não ser muita coisa se o WHIRL fosse programado para desenvolver essa atividade, mas não foi o caso aqui.

Com a ajuda dos professores Deepak Pathak e Abhinav Gupta, Shikhar Bahl desenvolveu um método de aprendizado de máquina para imitação visual de uma atividade. O robô pode aprender a fazer coisas a partir de vídeos de interação humana e processar esses movimentos para realizar as tarefas com um aprendizado cumulativo.

Graças ao algoritmo programado, o WHIRL pode plugar um cabo de celular, fechar gavetas e até varrer o chão, desde que aprenda como fazê-lo corretamente. A ideia é que, no futuro, a pessoa realize tais atividades algumas vezes até o robô ajudante aprender a se virar sozinho.

Como funciona a técnica do robô?

A equipe adicionou uma câmera no robô e ajustou o software de controle para acumular aprendizado de 20 tarefas simples, como abrir e fechar eletrodomésticos, portas, gavetas e panelas. Além disso, a programação também possibilita empurrar uma cadeira para o local correto e tirar um saco de lixo da lixeira.

Segundo os criadores, cada vez que o robô observa um humano completar a tarefa, ele mesmo começa a praticar até realizar a atividade por conta própria. É claro que o resultado também precisa de refino, já que a cadeira pode não ficar exatamente reta ou uma gaveta por não ser fechada totalmente, mas isto poderia ser resolvido com mais algumas repetições.

O robô consegue realizar tarefas como abrir e fechar uma torneira (Imagem: Deepak Pathak/YouTube)

“A imitação é uma ótima maneira de aprender. Ter os robôs realmente aprendendo ao observar diretamente os humanos continua sendo um problema não resolvido em campo, mas este trabalho dá um passo significativo para destravar essa habilidade”, disse Bahl.

O estudo utiliza recursos de visão computacional extraídos de modelos treinados em dados da Internet. A partir disso, os computadores podem entender e modelar o movimento em 3D, os quais foram utilizados pelos cientistas para reproduzir a movimentação humana e facilitar o treinamento do WHIRL.

Modelos de aprendizagem

Atualmente, dois métodos científicos são usados para ensinar tarefas a robôs: imitação ou aprendizado por reforço. No primeiro, os humanos operam manualmente a máquina para ensiná-la a executar uma tarefa corretamente. Esse processo é feito várias e várias vezes para uma única tarefa para garantir a execução perfeita. Já no aprendizado por reforço, o robô possui milhões de exemplos simulados na sua memória e começa a adaptá-los para o mundo real.

Os dois modelos precisam ser feitos em uma única tarefa e em ambiente controlado, diferentemente do WHIRL, que possui um sistema de identificação do local. Até então, não se conhece nenhum outro algoritmo capaz de aprender a partir da visualização de vídeos como este caso. Isso dá ao sistema uma imensa vantagem de escalonamento, afinal qualquer pessoa poderia ensinar uma tarefa para seu robô doméstico de estimação.

Os pesquisadores esperam levar o fruto do trabalho para fabricantes de robôs domésticos. “Em vez de esperar que os robôs sejam programados ou treinados para completar com sucesso diferentes tarefas antes de levá-los às casas das pessoas, essa tecnologia nos permite implantá-los e fazer com que eles aprendam a concluir tarefas, enquanto se adaptam aos seus ambientes e melhoram apenas observando”, declarou o professor Pathak.

A equipe apresentou sua pesquisa este mês na conferência Robotics: Science and Systems em Nova York, nos Estados Unidos. A descoberta chamou bastante atenção dos participantes, mas ainda não há planos concretos sobre a comercialização. A única certeza é que um robô como este seria um estouro no mercado, afinal quem não ia querer alguém para arrumar a casa, jogar o lixo fora ou fazer a limpeza do chão?

FONTE: https://canaltech.com.br/robotica/robo-aprende-a-executar-tarefas-domesticas-apenas-observando-humanos-221630/