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Software PINMAP permite que sensores LiDAR baratos detectem paredes de vidro com alta precisão, reduzindo custos na robótica autônoma.
Um avanço importante promete reduzir custos e aumentar a eficiência de robôs autônomos. Pesquisadores desenvolveram um software capaz de detectar obstáculos transparentes, como paredes de vidro, usando sensores simples e baratos.
A tecnologia oferece desempenho similar ao de equipamentos sofisticados, mas com custo muito menor.
O problema com sensores tradicionais
Robôs autônomos geralmente utilizam sensores LiDAR para mapear o ambiente e evitar obstáculos. Esses sensores funcionam como “olhos de laser“, emitindo luz e medindo o tempo de retorno. Com isso, conseguem calcular distâncias e identificar objetos sólidos.
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Entretanto, os sensores LiDAR mais íveis têm dificuldades com materiais transparentes. Paredes de vidro, por exemplo, não são detectadas corretamente, pois o laser atravessa ou reflete de forma irregular, confundindo o sistema. O robô pode interpretar o obstáculo como espaço livre e colidir.
Já sensores LiDAR de alta resolução ou câmeras ultrassônicas conseguem identificar esses obstáculos. Porém, eles são caros e complexos.
A instalação desses equipamentos pode elevar os custos do sistema em centenas de milhares a milhões de wons, tornando inviável sua adoção em larga escala.
A solução proposta pelos pesquisadores
Para superar essa limitação, uma equipe do Instituto de Ciência e Tecnologia Daegu Gyeongbuk (DGIST), liderada pelo Professor Kyungjoon Park, desenvolveu o algoritmo PINMAP (mapeamento probabilístico incremental baseado em navegação). A pesquisa foi publicada no periódico IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement.
O PINMAP funciona de forma inovadora. Em vez de exigir novos sensores, ele usa os mesmos sensores LiDAR baratos, mas processa os dados de maneira diferente.
Esses sensores, mesmo com limitações, conseguem capturar alguns poucos pontos de dados ao interagir com superfícies transparentes.
O algoritmo coleta esses pontos esporádicos e calcula, de forma probabilística, a presença de paredes de vidro ao longo do tempo. Assim, o sistema cria um mapa confiável dos obstáculos, mesmo com dados incompletos e dispersos.
Tecnologia baseada em ferramentas de código aberto
O PINMAP foi desenvolvido sobre ferramentas já conhecidas na área de robótica. Ele utiliza o Cartographer, responsável pelo mapeamento, e o Nav2, responsável pela navegação. Ambos fazem parte do ecossistema ROS 2, um conjunto de softwares de código aberto amplamente usado no setor.
Essa escolha torna a solução de fácil implementação. Não é necessário modificar o hardware ou a estrutura dos sistemas existentes. Basta aplicar o software no sistema atual, aproveitando os sensores já instalados.
Resultados práticos e ganhos econômicos
Os testes realizados no próprio DGIST mostraram resultados impressionantes. O PINMAP conseguiu detectar paredes de vidro com 96,77% de precisão. Em comparação, o método tradicional Cartographer-SLAM, usando os mesmos sensores, praticamente não identificava esses obstáculos.
O professor Park destacou a importância do trabalho: “O PINMAP inverte a ideia convencional de que desempenho do hardware é igual a desempenho do sistema e propõe um novo padrão pelo qual o software pode aprimorar as capacidades dos sensores.“
Além do desempenho técnico, o benefício econômico é expressivo. Com o PINMAP, é possível obter resultados semelhantes aos de sensores de alto custo por menos de um décimo do valor.
Isso abre caminho para a aplicação em larga escala de robôs de serviço em ambientes como hospitais, aeroportos, shoppings e armazéns.
A nova tecnologia tem potencial para transformar o setor de robótica autônoma. Reduzindo o risco de colisões com superfícies transparentes e mantendo os custos baixos, o PINMAP pode acelerar a adoção desses robôs em ambientes internos diversos, tornando-os mais seguros e íveis.
O artigo foi publicado no periódico IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement.
