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O desenvolvimento de robôs capazes exige mais do que projetar hardware mais robusto ou modelos de IA mais complexos. Os pesquisadores também precisam de uma maneira prática de transferir movimentos humanos naturais para sistemas robóticos e coletar dados de demonstração de alta qualidade para aprendizado por imitação, IA incorporada e desenvolvimento de modelos de Visão-Linguagem-Ação.
Para dar suporte a esses fluxos de trabalho, a Foxtech Robotics está lançando o ExoArm-7 Pro Wearable Exoskeleton , um sistema leve de captura de movimento e teleoperação com dois braços, projetado para pesquisa em robótica, coleta de dados para demonstrações em humanos e criação de conjuntos de dados VLA.
Combinando rastreamento de braço com 14 graus de liberdade, feedback de codificador de alta precisão, amostragem de alta velocidade, sensoriamento IMU duplo, software multiplataforma e um SDK oficial, o ExoArm-7 Pro oferece às equipes de pesquisa uma maneira mais direta de capturar o movimento do membro superior humano e mapeá-lo para plataformas robóticas.
Para projetos que também exigem dados detalhados dos dedos e das mãos, o sistema pode ser expandido com as luvas de teleoperação ExoGlove Pro (opcionais).
Muitas tarefas de manipulação envolvem movimentos coordenados entre os dois braços, em vez de um único membro final. Pegar um objeto grande, abrir um recipiente, organizar ferramentas, dobrar materiais ou transferir um item de uma mão para a outra exigem movimentos sincronizados e mudanças contínuas na posição das articulações.
O ExoArm-7 Pro utiliza 14 articulações passivas, com sete articulações em cada braço, para capturar esses movimentos humanos naturais. Em vez de exigir que um operador controle cada articulação do robô individualmente, a estrutura vestível registra o movimento do braço do operador e o converte em dados que podem ser usados para teleoperação do robô ou coleta de dados para demonstrações com humanos.
Essa abordagem facilita a coleta de trajetórias bimanual coordenadas, ao mesmo tempo que permite ao operador executar tarefas de maneira familiar e intuitiva.
A teleoperação eficaz depende de mais do que apenas detectar grandes movimentos do braço. Pequenas alterações no ângulo das articulações podem afetar a posição e a orientação de um braço robótico, principalmente durante manipulações de curto alcance ou tarefas coordenadas com os dois braços.
O ExoArm-7 Pro fornece dados de juntas de 14 bits para feedback de posição preciso. Seus módulos de juntas com encoders, desenvolvidos internamente, são projetados para detectar mudanças angulares sutis, ajudando a melhorar a precisão e a estabilidade do mapeamento de movimento humano-robô.
Cada módulo de junta pesa menos de 70 g, suporta até 10 N·m de torque de carga e inclui um limite mecânico ajustável. Esse design modular ajuda a equilibrar o desempenho da captura de movimento com a necessidade de uma estrutura vestível leve.
Quando um robô segue um operador humano, dados atrasados ou de baixa frequência podem fazer com que o movimento pareça desconectado e podem reduzir a qualidade da demonstração coletada.
O ExoArm-7 Pro suporta taxas de amostragem de dados articulares de até 1000 Hz e controle de baixa latência em nível de milissegundos. A alta taxa de atualização permite que o sistema capture mudanças rápidas de movimento e forneça dados responsivos para teleoperação em tempo real.
Para pesquisadores que criam conjuntos de dados de aprendizagem por imitação ou VLA (aprendizado visual e visual), isso também fornece um registro denso de movimento que pode representar melhor como uma tarefa se desenvolve ao longo do tempo, desde a abordagem inicial até a manipulação e conclusão.
Os ângulos das articulações fornecem dados essenciais sobre o movimento do braço, mas a orientação e os movimentos corporais mais amplos também podem afetar a teleoperação. Portanto, o ExoArm-7 Pro inclui sensores IMU duplos para ampliar o rastreamento de movimento e orientação.
O pacote padrão inclui um sensor IMU montado nas costas e um sensor IMU externo. Juntamente com os dados das articulações, esses sensores fornecem uma base mais completa para interpretar o movimento do operador e integrar o sistema vestível com diferentes plataformas robóticas.
Os sistemas vestíveis devem permanecer práticos durante demonstrações repetidas. O peso excessivo pode aumentar a fadiga do operador, restringir os movimentos naturais e reduzir a consistência em longas sessões de coleta de dados.
O ExoArm-7 Pro integra sua estrutura de braço duplo em um design ergonômico e vestível de 2,6 kg. Sua construção leve visa tornar a operação mais confortável, mantendo a precisão necessária para o desenvolvimento de robótica.
O sistema também oferece alças de controle personalizadas e um adaptador de luvas opcional, permitindo que as equipes configurem a interface do operador de acordo com diferentes robôs e tarefas de manipulação.
Para algumas tarefas de teleoperação, o movimento dos braços por si só é suficiente, mas a manipulação precisa requer informações adicionais sobre as mãos e os dedos. Segurar objetos pequenos, operar ferramentas, girar componentes ou manipular materiais flexíveis pode depender da postura detalhada dos dedos e do movimento das pontas dos dedos.
A luva ExoGlove Pro opcional amplia a capacidade do ExoArm-7 Pro, permitindo o rastreamento de ambos os braços e a captura de movimentos das mãos e dedos. Utilizando cinco sensores VetraSense proprietários, o sistema de luva reconstrói uma pose completa da mão com 25 graus de liberdade (DOF). Cada ponta do dedo suporta rastreamento de 6 DOF, enquanto a vibração ajustável oferece um canal de interação adicional para teleoperação.
O ExoGlove Pro suporta saída de dados a até 180 Hz e latência com fio inferior a 10 ms. O suporte a SDK multiplataforma e os algoritmos de redirecionamento de movimento ajudam os desenvolvedores a mapear os movimentos da mão capturados para diferentes mãos habilidosas e plataformas robóticas.
O ExoGlove Pro é um acessório opcional vendido separadamente e não está incluído no pacote padrão do ExoArm-7 Pro.
As equipes de pesquisa frequentemente trabalham com diferentes braços robóticos, mãos hábeis, sistemas operacionais e arquiteturas de controle. Um dispositivo de coleta de dados só é útil se puder ser conectado ao restante do ambiente de desenvolvimento.
O ExoArm-7 Pro oferece um SDK oficial e suporte de integração gratuito para auxiliar no desenvolvimento de plataformas robóticas. Sua interface de software visual é compatível com Windows, macOS e Linux, proporcionando a laboratórios, universidades e empresas de robótica maior flexibilidade na criação de seus sistemas de teleoperação e fluxos de dados.
A combinação de pegas configuráveis, integração opcional de luvas, dados articulares de alta frequência e software multiplataforma torna o sistema adequado tanto para protótipos de pesquisa em fase inicial quanto para projetos de coleta de dados mais estruturados.
O ExoArm-7 Pro foi projetado para uma variedade de fluxos de trabalho de pesquisa e desenvolvimento, incluindo:
Os pesquisadores podem usar o sistema para demonstrar tarefas de manipulação diretamente, coletar trajetórias de movimento sincronizadas e construir conjuntos de dados que reflitam como os humanos coordenam ambos os braços durante operações reais.
O pacote padrão ExoArm-7 Pro inclui:
O pacote opcional ExoGlove Pro inclui:
A qualidade do comportamento de um robô depende muito da qualidade dos dados usados para treiná-lo e controlá-lo. Ao capturar movimentos naturais de ambos os braços em alta velocidade e estender o fluxo de trabalho para movimentos detalhados das mãos quando necessário, o ExoArm-7 Pro ajuda a preencher a lacuna entre a demonstração humana e a execução robótica.
Para equipes que desenvolvem IA incorporada, modelos VLA, manipulação com dois braços ou teleoperação precisa, o sistema fornece uma base vestível e pronta para integração, permitindo transformar ações humanas em dados estruturados para o aprendizado de robôs.