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MIT

Novos robôs minúsculos são capazes de montar carros

Publicado em: 11/11/2019 13:59

 (Foto: Valdo Virgo/CB/D.A Press
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Foto: Valdo Virgo/CB/D.A Press
As peças de um avião geralmente são produzidas de forma separada: asas em uma fábrica, fuselagem em outra, componentes da cauda em uma terceira e, por fim, todas se juntam para a montagem final. Um grupo de cientistas trabalha para que todo o processo possa ser feito no mesmo local — e ao mesmo tempo — por um exército de minúsculos robôs. A ideia inovadora é conduzida pelo estudante de pós-graduação Benjamin Jenett, em parceria com o professor Neil Gershenfeld, do Centro de Bits e Átomos do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), nos Estados Unidos. A dupla acaba de apresentar protótipos desses androides na revista especializada IEEE Robotics and Automation Letters.
 
Esse tipo de montagem de grandes estruturas usando um sistema robótico simples, como uma criança montando um grande castelo com blocos de Lego, já atraiu o interesse de alguns usuários em potencial. Entre eles a agência espacial americana, a Nasa, colaboradora do MIT na atual pesquisa, e a empresa aeroespacial europeia Airbus, que também ajudou a patrocinar o estudo. De acordo com Gershenfeld, esses sistemas poderão ser usados para construções especialmente em ambientes complexos, como o espaço e a Lua. “Isso poderia eliminar a necessidade de enviar grandes estruturas pré-montadas da Terra”, ilustra o professor. “Sentimos que estamos descobrindo um novo campo de sistemas híbridos de materiais-robôs.”

Existem duas grandes categorias na robótica: a voltada para componentes personalizados, criados para aplicações específicas, como montagem de fábrica, e a feita com módulos de produção em massa de baixo custo e menor desempenho.  Os novos robôs são uma alternativa a ambas as categorias. Eles são muito mais simples que o primeiro tipo, embora muito mais capazes que o último.

Chamados BILL-E (sigla para explorador de locomotiva de estrutura isotrópica isotópica bipedal, em português), os novos robôs têm autonomia. Cada um coordena o próprio trabalho, sem interferir no do outro. Enquanto a maioria dos robôs móveis exige sistemas de navegação altamente precisos para acompanhar sua posição, os novos montadores precisam apenas acompanhar onde estão em relação às pequenas subunidades do trabalho em conjunto, chamadas voxels. Toda vez que o robô dá um passo para o próximo voxel, ele reajusta seu senso de posição, sempre em relação aos componentes específicos em que está no momento.

Recarregável
 
O BILL-E tem duas pernas, três motores para se movimentar, dois pés, além de uma bateria, um controlador e alguns sensores. As peças que o compõem podem ser impressas em 3D ou usando alumínio. No caso dos pés, há a opção de usar plástico. As máquinas trabalham executando movimentos individuais, como pisar, girar e pegar, que são prescritos e armazenados no controlador. Têm bateria recarregável, o que lhes dá um tempo de execução de trabalho de cerca de uma hora.

Autorreparo

Enquanto trabalha na montagem das peças, cada um dos pequenos robôs pode contar seus passos. O sistema próprio de navegação, permite que ele corrija seus erros, eliminando a maior parte da complexidade dos sistemas robóticos conhecidos. “A ideia por trás dos robôs é que existe um ecossistema deles vivendo na estrutura, realizando inspeção, reparo, manutenção e construção”, explica Jenett.

Um sistema de localização individual também é considerado um avanço, quando comparado a outras máquinas do tipo. “Em cada um, está implantado um timestep com base nos caminhos pelos quais ele passou. Ao executar uma pesquisa, se esse caminho não existir, ele aguarda um certo tempo até que um dos caminhos esteja limpo. Chamamos essa estratégia de planejamento de espaço-temporal”, conta o criador

Manutenção

Segundo o pesquisador, com esses robôs, reparos e manutenções serão realizados facilmente e seções danificadas poderão ser desmontadas da estrutura e substituídas. Esse processo, inclusive, ajudará na realização de modificações e melhorias do sistema ao longo do tempo. “Para estruturas pequenas, a montagem manual pode fazer sentido, mas, além da escala de vários metros, a automação é melhor devido à versatilidade e rapidez”, aponta.

Edson Prestes, professor doutor em computação pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS) e membro sênior do Instituto de Engenheiros Eletricistas e Eletrônicos (IEEE), destaca que essa tecnologia também pode ser aplicada em outras áreas. “O uso de robôs já foi posto em prática para analisar doenças e exames, visando a melhora da qualidade de vida dos pacientes. A exemplo do câncer e das doenças que atingem o aparelho locomotor, essa tecnologia pode ser utilizada tanto para prevenção quanto para tratamentos”, acredita. O especialista acredita que o monitoramento ambiental e sistemas militares também poderão ser beneficiados pela robótica reconfigurável.

Palavra de especialista: opção para os trabalhos críticos

“Materiais digitais como esses abrem perspectivas surpreendentes para a construção de  estruturas de grande escala, que são de vital importância nas aplicações aeroespaciais. O uso de robôs pequenos e simples promete fornecer a próxima inovação nessa área. Os robôs não se cansam ou se entediam, e usar muitos robôs em miniatura parece ser a única maneira de realizar esse trabalho crítico. Esse trabalho extremamente original e inteligente de Ben Jenett e colaboradores dá um grande salto em direção à construção de asas de avião dinamicamente ajustáveis, enormes velas solares ou até habitats espaciais reconfiguráveis”

Fábricas poderão ser reconfiguradas
 
Para Rogério Vitalli, diretor executivo do Instituto Avançado de Robótica (IAR), caso essa tecnologia chegue ao mercado, os trabalhos realizados pelos robôs industriais poderão reconfigurar a indústria. “Eles podem trabalhar 24h seguidas e, cooperando entre si, no que chamamos de robótica colaborativa, as fabricações poderão ser concluídas em cerca de três meses, o que pode reduzir absurdamente a contratação de humanos para a construção de máquinas”, pondera. O especialista acredita que essas transformações poderão surgir em pouco tempo. “Com a melhora na rapidez das pesquisas nos últimos tempos, acredito que, em cinco ou 10 anos, esses robôs engenheiros possam ser utilizados pelas grandes indústrias.”

Rogério Vitalli aponta ainda que os robôs apresentados no estudo do MIT apresentam vantagens e desvantagens. “Eles utilizam o que chamamos de robótica relativa, o que significa que só vão funcionar se estiverem acoplados às peças. Isso é genial, pois, dessa forma, não haverá necessidade de fazer as duas ou mais coisas separadamente”, pontua. “Porém, a maior desvantagem é o tempo demorado para conhecer cada projeto de modelo dos robôs que serão utilizados e, assim, entender a fundo como funcionará a montagem de cada peça. Isso pode atrasar a conclusão do projeto.”

Outra dificuldade, segundo Vitalli, é o projeto de fabricação fora da Terra. Ele usa como ilustração o projeto Glitten, da Força Aérea Brasileira (FAB), que trabalha na produção de 36 caças brasileiros, incluindo o EFI 39,   maior avião de caça já construído. A aeronave conta com peças produzidas em São Bernardo do Campo e Taubaté (SP) e com tecnologia de ponta advinda de Estocolmo, na Suécia.  “O estudo desses robôs é uma macrovisão do que está sendo feito na aeronáutica do Brasil. Porém, o MIT quer construir tudo e todas as suas peças em um só lugar (a Lua), que é especialmente difícil, o que pode gerar um sério problema de tecnologia.” 

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