Trator robótico constrói muro de pedra sozinho, sem tratorista

Redação do Site Inovação Tecnológica - 23/11/2023

O trator robótico examina cada pedra e escolhe aquela mais adequada para a posição correta.
[Imagem: Marc Schneider/ETH Zurich]

Trator autônomo

Engenheiros do Instituto Federal Suíço de Tecnologia (ETH) apresentaram um trator autônomo - sem tratorista - que conseguiu construir um muro de pedra de seis metros de altura e 65 metros de comprimento.

Automatizado a partir de uma escavadeira, o trator robótico, chamado HEAP (sigla em inglês para Escavadeira Hidráulica para Propósito Autônomo), partiu de um projeto digital, escavou a base do muro e então colocou as pedras até que o muro atingisse as especificações.

Usando sensores, a escavadeira conseguiu esquadrejar de forma autônoma o canteiro de obras e localizar o ponto da construção e os blocos de construção, as pedras disponíveis para a construção do muro.

Ferramentas especificamente projetadas e abordagens de visão de máquina permitem que a escavadeira escaneie as pedras e agarre a que melhor atende às necessidades de preenchimento do muro, o que ela faz com 82% de precisão e um erro posicional médio de apenas 10 centímetros. Isso dispensa a fase de acabamento do muro de pedra - nas construções manuais, trabalhadores precisam usar pás ou as mãos para adicionar pedras de suporte, cascalho, terra ou mesmo argamassa.

O processo de construção foi adaptado para o uso da escavadeira autônoma, uma escavadeira móvel Menzi Muck M545 modificada de 12 toneladas.

O robô autônomo faz todo o trabalho, desde a fundação até o término do muro.
[Imagem: Girts Apskalns/ETH Zurich]

Selecionando pedras

Um algoritmo determina a melhor posição para cada pedra, construindo um mapa digital. A escavadeira então conduz a tarefa sozinha, colocando as pedras no local desejado.

A máquina autônoma pode colocar de 20 a 30 pedras em uma única remessa, o que significa mais ou menos uma pedra colocada no muro a cada 12 minutos - parece lento, mas é quase a mesma quantidade alcançada por um operador humano treinado em uma máquina de operação manual.

"O componente principal da pesquisa é um algoritmo de planejamento paralelizado e uma interface de software personalizada que combina semeadura de candidatos baseada em recursos com heurísticas adaptadas de métodos tradicionais de alvenaria, registro restrito, simulação de corpo rígido e classificadores aprendidos a fim de selecionar e posicionar pedras a partir de um inventário de objetos digitalizados, de forma que elas se alinhem com uma superfície alvo especificada pelo projetista," escreveu a equipe.

O sistema planeja o muro e o robô executa o trabalho pesado, capturando as pedras corretas e colocando-as na melhor posição.
[Imagem: Marc Schneider/ETH Zurich]

Navegação

A máquina móvel utiliza GPS e sensores LiDAR montados na cabine e no braço para fornecer modelos do ambiente, das pedras disponíveis e da parede em construção. Isso permite ao sistema adaptar-se ao terreno local e levar em conta quaisquer assentamentos e desvios inesperados ao longo do processo de construção.

Mas ela não tem a navegabilidade de um carro autônomo, o que significa que um operador humano deve guiá-la de um ponto do canteiro de obras para outro, sobretudo quando há outros trabalhadores ou veículos envolvidos na obra.

A elevada capacidade de carga útil, alcance e manobrabilidade da escavadeira facilitaram a produção de diversas estruturas de demonstração de grande porte, constituídas por dezenas ou centenas de elementos ("pedregulhos" com aproximadamente 1000 kg cada um) e atingindo alturas de até 6 metros.

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