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Robótica

Barcos autônomos formarão pontes e portos sob demanda

Redação do Site Inovação Tecnológica - 02/09/2019

Barcos autônomos podem formar pontes e pátios dinâmicos
Os modelos em escala para os testes medem 1 x 0,5 metro, mas os protótipos em tamanho real já começaram a ser construídos.
[Imagem: MIT/AMS Institute/Roboat]

Barcos autônomos

Se os carros autônomos logo começarão a rodar nas ruas e estradas, porque não fazer o mesmo nos rios, criando barcos que conseguem navegar de forma automatizada?

É nisso que estão trabalhando engenheiros da Holanda e dos EUA, que pretendem ocupar os 165 sinuosos canais de Amsterdã com uma frota de barcos autônomos.

E o projeto é ambicioso: os barcos deverão não apenas transportar mercadorias e pessoas e coletar lixo, mas também transformar-se em plataformas que sirvam como pontes, portos ou estacionamentos conforme a necessidade, para ajudar a aliviar o congestionamento nas ruas da cidade.

O projeto Roboat - "robarco", um barco robótico, em tradução livre - começou a testar os primeiros protótipos em escala.

Estruturas sob demanda

Cada barco autônomo é equipado com sensores, propulsores, microcontroladores, módulos GPS, câmeras e outros equipamentos. O casco retangular permite que vários deles conectem-se rapidamente, como se fossem blocos de Lego, formando estruturas maiores.

Um algoritmo desenvolvido pela equipe permite que os barcos acionem seus mecanismos de travamento autônomo para formar a configuração adequada, e continuem tentando se falharem, até atingirem a configuração mais eficiente possível.

Os protótipos levaram apenas alguns minutos para formar configurações como linhas, quadrados, retângulos e formatos de L.

"Um conjunto de barcos pode se unir para formar formas lineares como pontes que surgem do nada, se precisarmos enviar materiais ou pessoas de um lado de um canal para o outro. Ou podemos criar plataformas mais amplas para mercados de flores ou alimentos," disse Daniela Rus, do MIT.

Barcos autônomos podem formar pontes e pátios dinâmicos
Teste de atracamento automatizado.
[Imagem: MIT/AMS Institute/Roboat]

Coordenação automatizada

Para possibilitar operações mais eficientes, os pesquisadores desenvolveram dois tipos de barcos: coordenadores e trabalhadores. Um ou mais trabalhadores se conectam a um coordenador para formar uma única entidade, chamada de "plataforma de embarcação conectada". Todas as unidades coordenador e trabalhador têm quatro propulsores, um microcontrolador habilitado para conexão sem fio e vários mecanismos de travamento automatizados e sistemas de detecção que permitem a conexão entre eles.

Os trabalhadores têm apenas atuadores que ajudam a plataforma a seguir um caminho. Os coordenadores, no entanto, também vêm equipados com GPS para navegação e uma unidade de medição inercial, que calcula localização, posição e velocidade. Cada coordenador conhece e pode se comunicar com todos os trabalhadores conectados. As estruturas compreendem várias plataformas, e plataformas individuais podem se atracar umas às outras para formar entidades maiores.

Durante a montagem da forma desejada, todas as plataformas conectadas comparam as diferenças geométricas entre sua forma inicial e a desejada. Então, cada uma determina se permanece no mesmo local ou se precisa se mover, sendo-lhe atribuído um tempo para desmontar e assumir uma nova posição.

Técnicas de otimização tornam todo o processo de planejamento de trajetória muito eficiente, com a pré-computação demorando pouco mais de 100 milissegundos para encontrar e refinar caminhos seguros. Usando os dados do GPS e da unidade inercial, o coordenador calcula sua posição e velocidade em seu centro de massa e controla todas as hélices de cada unidade para mover-se para o local de destino.

Barcos autônomos podem formar pontes e pátios dinâmicos
A próxima etapa do projeto prevê a criação de uma "ponte dinâmica", levando passageiros reais de um lado para o outro de um canal.
[Imagem: MIT/AMS Institute/Roboat]

Ponte dinâmica

Os testes foram realizados em unidades Roboat em escala, com um quarto do tamanho definitivo, medindo cerca de 1 metro de comprimento e meio metro de largura. Mas os pesquisadores acreditam que seu algoritmo de planejamento de trajetória vai dar conta do controle de unidades de tamanho normal, que deverão medir cerca de 4 metros de comprimento por 2 metros de largura.

O cronograma prevê a construção de uma ponte dinâmica ao longo de um canal de 60 metros no centro de Amsterdã dentro de um ano.

O teste empregará Roboats navegando em um círculo contínuo através do canal, pegando e deixando passageiros nas docas e parando ou redirecionando quando detectar algo no caminho. Atualmente, caminhar contornando a hidrovia leva cerca de 10 minutos, mas a ponte pode reduzir esse tempo para cerca de dois minutos.

"Esta será a primeira ponte do mundo composta por uma frota de barcos autônomos," disse Carlo Ratti, membro da equipe. "Uma ponte regular seria supercara, porque você tem barcos passando, então você precisa ter uma ponte mecânica que se abra ou uma ponte muito alta. Mas podemos conectar os dois lados do canal [usando] barcos autônomos que se tornem uma arquitetura dinâmica e responsiva flutuando sobre a água."







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