Robôs submarinos trocam dados e recebem eletricidade sem fios

Redação do Site Inovação Tecnológica - 20/01/2021

O objetivo é que o drone submarino fiscalize toda a produção pesqueira sem precisar vir à tona.
[Imagem: Masaya Tamura/TUT]

Eletricidade e dados sem fios

Engenheiros japoneses conseguiram transferir energia e dados sem fios através da água do mar.

Essa tecnologia permitirá que drones, veículos e robôs submarinos transfiram dados e sejam recarregados diretamente no mar, sem mudanças significativas no projeto desses veículos subaquáticos e sem que eles precisem ser retirados da água.

O transmissor/receptor de potência desenvolvido é muito simples e leve, o que significa um impacto mínimo no peso dos veículos.

O objetivo final é contribuir para o desenvolvimento de sistemas subaquáticos de drones que possam ser inteiramente gerenciados por estações em terra ou em grandes embarcações.

Mas a equipe já está trabalhando em outro objetivo mais imediato: Criar drones para operar na indústria pesqueira.

"O número de pessoas envolvidas na indústria pesqueira japonesa continua diminuindo anualmente à medida que a idade média aumenta. Uma razão para isso é a grande quantidade de trabalho manual de alta intensidade que depende de mãos humanas. Para melhorar esta situação, a automação está avançando através do uso de robôs que limpam redes de aquicultura, etc. No futuro, espera-se que sejam desenvolvidos robôs (drones subaquáticos) que fiquem estacionados na água, de forma que o gerenciamento do ambiente e da qualidade da água, além de verificar o crescimento dos peixes etc., tudo possa ser gerenciado roboticamente," disse o professor Masaya Tamura, da Universidade de Tecnologia Toyohashi.

Drone subaquático (canto superior esquerdo), estação de fornecimento de energia (canto inferior esquerdo), e o drone estacionado na estação de fornecimento de energia instalada no fundo do oceano para carregamento da bateria (direita).
[Imagem: Toyohashi University of Technology]

Acoplamento condutivo

O grande problema hoje é que os drones e veículos subaquáticos precisam ser retirados da água para que suas baterias sejam recarregadas ou os dados que coletam sejam lidos.

No campo da transmissão de eletricidade sem fio, a água do mar se comporta como um dielétrico - um isolante - com perdas extremamente altas, dificultando o uso das técnicas de acoplamento capacitivo e acoplamento magnético.

A equipe precisou então desenvolver uma nova técnica de acoplamento condutivo de alta frequência, que tira proveito das propriedades da água do mar, rica em íons. Depois de testar a técnica em laboratório em todas as condições de salinidade, a equipe descobriu que a potência de transmissão na água do mar segue uma curva típica, caindo, subindo e então estacionando.

"Nós então projetamos a estrutura do transmissor/receptor de potência com base nessa teoria e, após criar o protótipo e realizar as medições, obtivemos resultados para uma transferência de potência na água do mar com uma eficiência de pelo menos 90%. Para evitar mudanças químicas na superfície dos eletrodos, que ocorrem na água do mar quando grandes quantidades de energia são fornecidas, aplicamos um revestimento isolador. Ficamos surpresos ao atingir uma eficiência de pelo menos 90%, mesmo sob essas condições," disse Tamura.

A transferência de dados, por sua vez, atingiu velocidades de 90 Mbps, mas a equipe acredita ser possível melhorar. O equipamento inteiro, ainda sem otimizações, pesa 270 gramas, o que viabiliza seu uso mesmo em pequenos drones de pesquisa científica.

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