Robusto, robôs inteligentes que reagem ao ambiente estão sendo desenvolvidos para trabalhar em situações que são muito perigosas para os humanos, como limpar os resíduos radioativos da Europa com décadas ou ajudar durante uma emergência nuclear.

Quando ocorreu o desastre nuclear de Fukushima no Japão em 2011, após um terremoto e tsunami devastadores, os robôs que foram implantados para apoiar os trabalhadores de resgate eram muito básicos e ineficazes, diz o especialista em robótica, o professor Sven Behnke, da Universidade de Bonn, na Alemanha.

Estimulado por este problema, O Prof. Behnke e sua equipe desenvolveram um sistema robusto de resposta a desastres por meio de um projeto chamado CENTAURO. O robô é controlado por um humano a uma distância segura, enquanto vários sensores permitem que ele perceba seu ambiente e transmita informações para seu operador.

“O operador principal controla o robô por meio de uma roupa de telepresença que mede os movimentos dos braços do operador, pulsos e dedos e os transfere para o robô, "disse o coordenador do projeto, Prof. Behnke. Um head-mounted display usado pelo operador permite que eles vejam em 3-D o que o robô vê de sua própria perspectiva, ele adiciona.

Chamado Centauro, o robô de 1,5 metros de altura pesa 93 quilos, é feito de metais leves, como alumínio, e possui um revestimento de plástico impresso em 3D.

Como centauro

"O robô tem uma planta de corpo semelhante a um centauro com quatro pernas articuladas terminando em rodas direcionáveis, "disse o Prof. Behnke. Essas quatro pernas o tornam mais estável do que robôs bípedes. Como ele é capaz de girar no quadril, joelho e tornozelo, O Centauro pode assumir inúmeras posturas e navegar em ambientes desafiadores.

A parte superior do corpo da Centauro possui dois braços com mãos com vários dedos que permitem levantar objetos e manipular ferramentas e portas. Embora teleoperado, o robô tem algum grau de autonomia. Por exemplo, se for instruído a se mover para locais específicos ou agarrar um objeto, ele planejará e executará a ação.

Ano passado, Centauro foi testado no mundo real, cenários desafiadores no provedor alemão de resposta a desastres nucleares Kerntechnische Hilfsdienst GmbH. Ele subiu escadas com sucesso, destroços navegados, superou lacunas, destrancou uma porta, válvulas operadas e ferramentas elétricas, e mais, diz o Prof. Behnke. "O sistema de resposta a desastres CENTAURO forneceu o alto grau de flexibilidade necessária para missões realistas, " ele disse.

O professor Behnke espera que a tecnologia possa um dia desempenhar um papel crucial nos esforços de socorro a desastres, embora ainda não esteja pronta para enfrentar a radiação. Contudo, pesquisadores da Universidade de Birmingham, REINO UNIDO, estão em processo de desenvolvimento de robôs que podem lidar com altos níveis de radiação para limpar o lixo nuclear do último meio século.

Em toda a União Europeia, mais de 90 reatores nucleares foram permanentemente desligados, enquanto mais instalações serão desativadas. De acordo com seu orçamento de 2021-2027, a Comissão Europeia propôs atribuir cerca de 1,2 mil milhões de euros à segurança nuclear.

"Há quase cinco milhões de toneladas de lixo nuclear legado no Reino Unido e limpá-los é o maior e mais difícil desafio de remediação ambiental em toda a Europa, "disse o especialista em robótica, o professor Rustam Stolkin, que coordena o projeto RoMaNs.

O Prof. Stolkin e seus colegas estão projetando comportamentos autônomos em robôs para que eles possam classificar os resíduos radioativos de acordo com vários níveis de contaminação.

"Isso só pode ser feito por robôs porque esses resíduos são muito radioativos para os humanos chegarem perto, mesmo (quando) vestindo roupas de proteção, "disse o Prof. Stolkin.

Controlado por IA

A data, robôs que operam em ambientes perigosos são controlados inteiramente por um ser humano, mas esta abordagem unilateral seria penosamente lenta para agarrar e mover grandes quantidades de materiais de formas imprevisíveis, tamanhos e consistências, diz o Prof. Stolkin.

Para superar esse problema, a equipe desenvolveu um sistema autônomo, robô guiado por visão que usa IA para auxiliar o operador humano.

Seu parceiro de projeto CEA, a Comissão Francesa de Energias Alternativas e Energia Atômica, criou um braço robótico com resistência nuclear com uma mão e dedos, que é controlado por uma luva robótica, ou exoesqueleto háptico, usado pelo operador.

"Isso agora é um pouco como um joystick sofisticado, "explicou o Prof. Stolkin." Então, conforme você move o braço e os dedos, o braço escravo na zona radioativa move seu braço e seus dedos. "

O sistema usa IA para visão automática, permitindo que o robô saiba como detectar, reconhecer e pegar todos os tipos de objetos.

Os operadores humanos compartilham o controle do braço robótico com o robô por meio de teleoperação e IA, diz o Prof. Stolkin. Por exemplo, o operador pode mover o braço e o robô controla automaticamente a orientação da mão para tornar o aperto mais fácil, ou o robô, planejando agarrar um objeto, mostraria suas intenções ao humano para confirmação.

"O robô (IA) está fazendo todo o trabalho duro, mas o humano ainda se sente no comando em algum nível, " ele disse.

Esses sistemas são geralmente muito complexos de controlar, diz o Prof. Stolkin, no entanto, o deles permite que os operadores simplesmente cliquem com o mouse em um objeto que o robô vai e agarra.

Quando o braço do robô toca uma superfície ou agarra um objeto, o operador sente as forças de contato através da luva robótica. Dar aos operadores remotos consciência situacional do que está acontecendo dentro da zona proibida por meio de uma sensação virtual de toque é extremamente útil, diz o Prof. Stolkin.

Para as luvas funcionarem, o braço do robô deve se comportar de forma adaptativa, respondendo ao ambiente que encontram, ele diz. Para alcançar isto, a equipe do CEA desenvolveu mecanismos adaptativos nas articulações do braço que se movem mecanicamente como molas e são mais resistentes à radiação do que peças eletrônicas delicadas.

Futuro próximo

A equipe RoMaNs testou com sucesso um braço de robô com o sistema de controle de IA que desenvolveram, em um ambiente radioativo em 2017, sob total segurança nuclear e regulamentos de segurança nacional do Reino Unido, em um local no norte da Inglaterra operado pelo Laboratório Nuclear Nacional. Esta foi a primeira vez que um robô controlado por IA foi implantado em um mundo real, ambiente radioativo.

O Prof. Stolkin havia imaginado anteriormente que pode levar pelo menos mais uma década para transferir essas tecnologias para a indústria nuclear, mas diz que planos já estão sendo feitos para implantá-los em locais de descomissionamento em um futuro próximo.

"Quando propusemos isso, a ideia de robôs controlados por IA, foi considerado um absurdo por esta indústria, " ele disse.