Não o fará parecer o Homem de Ferro, mas o XO Guardião permite-lhe levantar 200 libras sem suar

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Há um ano, para o relatório especial do IEEE Spectrum sobre a Top Tech para 2019, a Sarcos Robótica prometeu que até ao final do ano estariam prontos para enviar um exoesqueleto eléctrico que seria o futuro do trabalho industrial. E no final do mês passado, Sarcos nos convidou para ir a Salt Lake City, Utah, para ver como seria esse futuro.

Sarcos vem desenvolvendo exoesqueletos movidos a energia e as tecnologias robóticas que os tornam possíveis há décadas, e o lobby da sede da empresa é um local de descanso para conceitos e protótipos de hardware que foram abandonados ao longo do caminho. Mas agora, Sarcos está pronta para revelar o protótipo do Guardian XO, um exoesqueleto de aplicação forte que está prestes a começar a ser enviado.

Como conclui nosso briefing introdutório, o CEO da Sarcos, Ben Wolff, está visivelmente entusiasmado em poder mostrar o que eles têm trabalhado em seu laboratório. “Se você fosse fazer a pergunta: Como são 30 anos e 300 milhões de dólares”, diz-nos Wolff, “você vai vê-lo lá em baixo”

É isto que vemos lá em baixo:

Como funciona o Guardian XO

O Sarcos Guardian XO é um exoesqueleto robótico de corpo inteiro com 24 graus de liberdade. Enquanto o usa, um humano pode levantar 90 quilos enquanto sente como se estivesse levantando apenas 4,5 kg. O Guardian XO é totalmente elétrico e desamarrado, com um tempo de funcionamento de 2 horas, e os conjuntos de baterias intercambiáveis podem mantê-lo funcionando por um dia inteiro de trabalho. Leva segundos para ligar e decolar, e Sarcos diz que novos usuários podem ser treinados para usar o sistema em minutos. Um Guardian XO custa $100.000 por ano para alugar, e a empresa estará enviando seu primeiro lote de unidades alfa para os clientes (incluindo tanto a indústria pesada quanto os militares dos EUA) em janeiro.

Num sentido prático, o Guardian XO é um robô humanóide que utiliza um verdadeiro humano como sistema de comando e controlo. Como empresas de todos os tipos buscam aumentar a eficiência através da automação, Sarcos acredita que a solução mais eficaz é uma combinação direta de humanos e máquinas, melhorando a inteligência e o julgamento dos humanos com a força e a resistência dos robôs. (Os investidores na empresa incluem Caterpillar, GE Ventures, Microsoft e Schlumberger)

A primeira coisa a entender sobre o Guardian XO é que, como um robô humanóide, ele é auto-suficiente. Como ele tem pernas e pés próprios, o peso de 150 lb do terno (e o que quer que ele carregue) passa por cima do seu usuário e é transferido diretamente para o chão. Você não amarra o robô a você – você amarra você mesmo ao robô, um processo que leva menos de um minuto. Portanto, embora pareça pesado e volumoso (e é definitivamente as duas coisas), pelo menos o peso do sistema não é algo que o usuário experimente diretamente. Você pode ver como isso funciona assistindo o operador Guardian XO Fletcher Garrison levantando todos os tipos de cargas no vídeo abaixo.

Hands On With the Guardian XO

Quando Sarcos se aproximou e perguntou se queríamos vir a Salt Lake City para experimentar o XO, dissemos imediatamente que sim (divulgação: Sarcos cobriu nossos custos para participar de um evento de mídia no mês passado). Mas ficamos desapontados quando, no final, só nos foi permitido experimentar uma versão com um só braço do exoesqueleto. Até me ofereci para assinar renúncias adicionais, mas, infelizmente, a empresa não me deixou entrar no processo completo. Então minha experiência com o exo foi bastante limitada – uma prática, literalmente, de um único braço XO.

Pouca, foi uma sensação incrível. O braço que testei, que Sarcos diz usar o mesmo sistema de controle que o fato de corpo inteiro, foi incrivelmente fácil de operar. Em termos de controle, tudo o que o exo tenta fazer é sair do caminho dos seus membros: Ele usa sensores de força para detectar cada movimento que você faz, e então move seus próprios membros em paralelo, combinando suavemente seu corpo com seu próprio hardware. Se você der um passo, ele dá um passo com você. Se você balançar seu braço para frente e para trás, ele balança seu braço para frente e para trás da mesma maneira, bem ao lado do seu. Não há um atraso discernível neste processo, e é tão intuitivo que Sarcos diz que a maioria das pessoas leva apenas um ou dois minutos para ficar confortável usando o sistema, e apenas uma ou duas horas para ficar confortável fazendo trabalho nele.

O XO Guardian pode aumentar a força do usuário até fazer com que uma carga de 200 libras pareça pesar zero libras. Normalmente, porém, não é assim que o exoesqueleto funciona, já que pode ser desconcertante estar levantando algo pesado e não sentir que você está levantando nada. É melhor pensar no exo como uma ferramenta que o torna mais forte do que como uma ferramenta que torna os objectos sem peso, especialmente porque ainda tem de lidar com a inércia. Lembre-se, mesmo que algo não tenha peso aparente (seja porque você está no espaço ou porque você está segurando-o com um exoesqueleto motorizado), ele ainda tem massa, da qual você tem que estar ciente ao tentar movê-lo ou impedi-lo de se mover. A quantidade de ajuda que o exo lhe dá é fácil de ajustar; tem um painel de controlo gráfico no pulso esquerdo.

Quão seguro é o Exosqueleto?

Com um sistema robótico tão potente (o XO tem um torque de pico de cerca de 4000 libras, ou 450 newton-metros), a Sarcos fez da segurança uma prioridade máxima. Por exemplo, para mover os braços do exo, suas mãos precisam estar segurando os gatilhos para baixo. Se você soltar os gatilhos (por qualquer razão), os braços irão travar no lugar, o que tem a vantagem adicional de deixar o exo segurar as coisas para você enquanto você, digamos, verifica o seu telefone. Todas as articulações são de velocidade limitada, o que significa que você não pode dar um soco com o exo – eles me disseram isso durante a minha demonstração, então é claro que eu tentei, e as articulações se trancaram assim que eu ultrapassei seu limite de segurança. Se o sistema perder energia por qualquer razão, a corrente volta a passar pelos motores, fazendo-os descer gradualmente em vez de abruptamente. E pelo projeto as juntas não são capazes de exceder uma faixa de movimento humano, o que significa que o exoesqueleto não pode se dobrar ou torcer de uma forma que possa feri-lo. Curiosamente, as velocidades das juntas do Guardian XO são suficientemente rápidas para permitir que você corra, embora isso também tenha sido limitado por razões de segurança.

Perguntamos se cair era um grande risco, mas acontece que ter um humano no laço para controle torna esse problema muito mais simples. Sarcos não teve que programar o Imediato Guardião para se equilibrar, porque o humano dentro dele faz tudo isso naturalmente. Ter alguém tentando te empurrar enquanto você está no exoesqueleto não é diferente de ter alguém tentando te empurrar enquanto você está fora dele, porque você vai manter seu próprio equilíbrio em ambos os casos. Se você acabar caindo, Sarcos alega que o exoesqueleto foi projetado como uma gaiola de proteção, então as chances são de que você ficará bem, embora não esteja claro como seria fácil sair dele depois (ou tirá-lo de você).

Outra preocupação é como o XO irá operar em torno de outras pessoas. Enquanto sua massa e volume pode não tornar tudo muito diferente para o usuário, parece que trabalhar em colaboração pode ser um problema, assim como trabalhar em espaços pequenos ou em torno de qualquer coisa frágil. O fato tem feedback de força para que você sinta se entrar em contato com algo, mas até lá pode ser tarde demais para evitar um acidente.

Eficiência energética e confiabilidade

Eficiência pode não parecer grande coisa para um exoesqueleto como este, mas o que a Sarcos conseguiu é muito impressionante. O XO Guardian usa cerca de 500 watts enquanto está totalmente operacional – isto é, enquanto carrega 160 lbs e caminha a 3 mph. Para colocar isso em contexto, o robô DURUS do SRI, que foi projetado especificamente para a eficiência (e é significativamente menor e mais leve que o Guardian XO), usou 350 watts enquanto apenas caminhava. “Essa é realmente uma das nossas principais inovações”, diz Sarcos COO Chris Beaufait. “Não há muitos robôs no mundo que sejam tão eficientes como o que estamos a fazer.” Estas inovações vêm na forma de mecanismos de recuperação de energia, reduções no número de computadores individuais a bordo e a integração de tudo o que é o mais integrado possível. Com um par de baterias de 12 lb 500 watts-hora, o exoesqueleto pode operar por mais de 2 horas durante o uso normal, e a Sarcos espera melhorar a eficiência de 500 watts para 425 watts ou melhor até janeiro.

Desde que o Guardian XO é um produto comercial, ele tem que ser confiável o suficiente para ser uma ferramenta prática e econômica para usar. “A diferença entre ser uma loja R&D que pode provar um conceito versus fazer um produto comercialmente viável que seja robusto – é preciso um conjunto de habilidades e mentes completamente diferente”, disse-nos Wolff, o CEO. “Isso tem sido um desafio”. Eu acho que é o maior desafio que as empresas de robótica têm, e nós colocamos muito sangue, suor e lágrimas nisso”

Wolff diz que as futuras versões XO (não o modelo alfa que será enviado em janeiro) serão capazes de andar ao ar livre sobre terrenos desafiadores, através de um pé de lama, e na chuva ou na neve”. Ele será capaz de subir e descer escadas, embora eles estejam atualmente trabalhando para garantir que isso será seguro. A expectativa, diz-nos Wolff, é que não haverá muito serviço ou manutenção contínua necessária para os clientes do exo. Ainda não temos certeza se compartilhamos a confiança de Sarcos – este é um sistema complexo que será usado por não-engenheiros em ambientes semi-estruturados e não-estruturados. Muitos cenários inesperados podem acontecer, e até que eles aconteçam, não saberemos ao certo o quão bem o Guardian XO resistirá ao uso no mundo real.

Aplicações do Guardian XO

O Guardian XO foi projetado para direcionar alguns tipos específicos (mas também muito comuns) de trabalhos que requerem que os humanos levantem coisas pesadas de forma repetitiva. Estes trabalhos geralmente não são automatizáveis, ou pelo menos não automatizáveis de uma forma que seja rentável – a habilidade de um humano é necessária. Estes trabalhos também são trabalhos intensivos, o que cria problemas tanto a curto como a longo prazo para os trabalhadores humanos. A curto prazo, lesões agudas (como lesões nas costas) levam à perda de produtividade. A longo prazo, essas lesões somam-se a problemas médicos graves para os trabalhadores, muitos dos quais só podem funcionar entre cinco e oito anos antes de seus corpos ficarem permanentemente danificados.

Wolff acredita que é aqui que há uma oportunidade para exoesqueletos motorizados. Usando o Guardian XO para descarregar os tipos de tarefas que colocam tensão no corpo de um trabalhador significa que os humanos podem trabalhar em um trabalho por mais tempo sem ferimentos. E eles podem continuar trabalhando no mesmo trabalho que envelhecem, uma vez que o exoesqueleto pega trabalhos que costumavam ser sobre força e, em vez disso, os faz sobre habilidade e experiência.

Obviamente, o triste fato é que nada disso sobre a saúde do trabalhador importaria tanto se as empresas não pudessem ser convencidas de que os exoesqueletos também poderiam economizar dinheiro. Felizmente para os trabalhadores, é um argumento fácil de fazer. Como o Guardian XO pode levantar 200 libras, Wolff diz que pode melhorar a produtividade do seu utilizador até uma ordem de grandeza: “No geral, estamos a ver uma melhoria de produtividade entre 4 a 10 vezes nos casos de uso que já vimos. Então o que isso significa é que um trabalhador num exoesqueleto pode fazer o trabalho de entre 4 e 10 trabalhadores sem qualquer stress ou tensão no seu corpo”

Na extremidade 4x da escala, trata-se apenas de ser capaz de levantar mais, e por mais tempo. A OSHA recomenda uma carga máxima de uma pessoa de 51 libras, um número que é ajustado para baixo se o objeto tiver que ser levantado repetidamente, segurado por um longo tempo, ou movido. O Guardian XO permite que um trabalhador levante quatro vezes isso, durante horas, enquanto caminha a até 3 mph. As coisas são um pouco mais complicadas na extremidade 10x da escala, mas você pode imaginar um único objeto de 200 libras que requer uma ponte rolante mais várias pessoas para gerenciá-lo. Não se trata apenas das pessoas extras – trata-se também do tempo extra e da infra-estrutura necessária, quando um único trabalhador num XO Guardian poderia simplesmente pegar nesse mesmo objecto e movê-lo sozinho.

A questão óbvia neste momento é se a introdução de exoesqueletos eléctricos vai colocar as pessoas fora do trabalho. Wolff insiste que essa não é a realidade da indústria neste momento, já que o verdadeiro problema é encontrar trabalhadores qualificados para contratar em primeiro lugar. “Nenhum dos nossos clientes está a falar em despedir pessoas”, diz Wolff. “Todos eles estão falando de simplesmente não serem capazes de produzir o suficiente de seus produtos ou serviços para manter seus clientes felizes”. Deve manter os trabalhadores felizes também. Wolff nos diz que eles tiveram “respostas entusiasmadas” de trabalhadores que experimentaram o Guardian XO, com sua única preocupação sendo se o exoesqueleto pode ser ajustado para se ajustar a pessoas de diferentes formas e tamanhos. Enquanto as unidades iniciais serão ajustáveis para pessoas com altura entre 5’4″ e 6′, no próximo ano, Sarcos promete que serão ajustáveis o suficiente para cobrir 90 por cento da força de trabalho americana.

Custo e Disponibilidade

“Não poderíamos ter tornado este um produto economicamente viável há três anos atrás”, diz Wolff. “O tamanho, potência, peso e custo de todos os componentes que usamos – tudo isso agora chegou a um ponto em que isso é comercialmente viável”. O que isso significa, para a Sarcos e para as empresas com as quais estão fazendo parceria, é que cada exoesqueleto custa cerca de 100 mil dólares por ano. As unidades alfa irão para empresas que podem pagar pelo menos 10 de uma vez, e a Sarcos enviará um engenheiro dedicado junto com cada lote. O Guardian XO está sendo vendido como um serviço e não como um produto – pelo menos por enquanto, é mais um aluguel com suporte dedicado ao cliente. “O objetivo é que isso seja estúpido e simples de gerenciar e usar”, diz Wolff, acrescentando que Sarcos espera aprender muito nos próximos meses quando os exoesqueletos começarem a ser implantados. Versões comerciais devem ser enviadas mais tarde em 2020.

Eu me certifiquei de perguntar a Wolff quando eu poderia alugar uma dessas coisas na minha loja local de hardware para a próxima vez que eu tiver que me mudar, mas decepcionantemente, ele não vê isso acontecendo tão cedo. Sarcos ainda tem muito a aprender sobre como fazer um negócio de exoskeletons, e eles preferem manter as expectativas realistas do que prometer a alguém um terno do Homem de Ferro. É tarde demais para mim, embora tenha visto o que o Imediato Guardião pode fazer. E eu quero um.