Controlando o Ocean One: Colaboração humano-robô para manipulação em profundidade

Resumo A implantação de robôs para explorar locais que são inacessíveis a humanos, ou simplesmente inóspitos, tem sido uma ambição de longa data de cientistas, engenheiros e exploradores em diversos campos. O fundo do mar exemplifica um ambiente que é amplamente desconhecido e nega a presença humana. Central para a exploração está a capacidade de fornecer manipulação robótica hábil a esse ambiente não estruturado. Veículos subaquáticos não tripulados (UUVs) têm sucesso em fornecer soluções passivas para observação e mapeamento, mas atualmente estão longe de ser capazes de oferecer destreza ao nível humano. Os que fornecem manipulação geralmente são UUVs acoplados a braços hidráulicos controlados por posição, usando controladores disjuntos para navegação e manipulação que exigem operadores especializados. O Ocean One é um robô subaquático humanoide projetado especificamente para manipulação subaquática. Neste artigo, apresentamos a arquitetura de controle do Ocean One que, através de uma colaboração entre este robô humanoide e um piloto humano, possibilita a implantação de manipulação robótica hábil no fundo do mar. Fornecemos descrições detalhadas dos dois principais componentes dessa arquitetura: primeiro, um controlador de corpo inteiro que cria autonomia funcional ao coordenar tarefas de manipulação, postura e restrição; e segundo, um conjunto de interfaces humanas táteis e visuais que permitem uma interação íntima enquanto evitam o micromanagement. Testamos os métodos apresentados em simulação e os validamos em experimentos em piscina e em duas implantações em campo. Em sua missão de estreia no Mar Mediterrâneo, o Ocean One explorou o Lune, um navio da marinha francesa que afundou em 1664 ao largo da costa de Toulon, França. Em sua segunda expedição, o Ocean One auxiliou mergulhadores humanos na investigação de estruturas vulcânicas subaquáticas em Santorini, Grécia.