maxon Story
Admirável novo mundo subaquático
Os engenheiros do Centro de Inovação Robótica em Bremen têm trabalhado com robôs subaquáticos. Estes destinam-se a ajudar-nos a compreender os oceanos do mundo. E, no futuro, também as águas profundas de outros planetas.
A paixão dos engenheiros é visível na árvore de Natal que fica no fundo de um enorme tanque de água durante todo o mês de dezembro, exposta de forma proeminente para todos os visitantes do Centro Alemão de Investigação em Inteligência Artificial (DFK), em Bremen. A flutuabilidade puxa os ornamentos de Natal para cima. As luzes fornecem a iluminação adequada — com 230 V. Mas não se preocupe. Os investigadores sabem bem o que estão a fazer. A tecnologia subaquática é a sua área de especialização. Decoraram a árvore de Natal para se divertirem no seu tempo livre. “Com as excelentes condições aqui no instituto, a motivação para experimentar novas abordagens inovadoras é particularmente elevada. Por vezes gostamos de ficar aqui mais tempo”, afirma Peter Kampmann, investigador associado e especialista em robótica subaquática no Centro de Inovação Robótica DFKI.
Kampmann guia-nos pelo grande salão de exploração marítima do DFKI. É aqui que se encontra um sistema de testes único a nível europeu para robôs de mergulho: uma bacia de água salgada com oito metros de profundidade e com uma capacidade de 3,4 milhões de litros. Perfeitamente adequada para testar novos sistemas subaquáticos, que inspiram navios e oleodutos a explorar águas desconhecidas ou a efetuar medições em águas profundas.
O setor marítimo há muito que tem existido na sombra. Grandes secções das profundezas do mar ainda estão por cartografar, por exemplo. Portanto, não sabemos como é exatamente lá em baixo, a uma profundidade de 3000 a 6000 metros. Existem mapas mais precisos até da superfície de Marte. Mas nos próximos anos tudo isto vai mudar — e isto também se deve às tecnologias modernas. O Centro de Inovação Robótica do DFKI está a trabalhar em estreita colaboração com os engenheiros da maxon em novos acionamentos subaquáticos com motores DC sem escovas. São tolerantes à pressão, compactos e energeticamente eficientes e ideais para ROVs (veículo telecomandado) e AUV (veículo submarino autónomo). Um desenvolvimento que vem a calhar para Peter Kampmann e os seus colegas. “Novos componentes, mais leves e mais poderosos, abrem-nos oportunidades completamente novas.”
A comparação com ursos polares
A tendência na tecnologia subaquática está a avançar em direção ao “pequeno e inteligente”. Os engenheiros estão atualmente a construir veículos que estão equipados com sensores e sistemas eletrónicos. As máquinas devem ser capazes de realizar investigação, recolher dados e reagir autonomamente a diferentes cenários durante meses sem qualquer intervenção humana. Não é uma tarefa fácil em condições tão difíceis, pois a visibilidade no mar é fraca e os comprimentos de onda que são utilizados para os sinais GPS ou WLAN são rapidamente absorvidos na água. Isto dificulta a navegação. A água salgada também afeta os componentes e até corrói o aço inoxidável após um determinado tempo. Peças sensíveis, como os veios do motor, devem portanto ser fabricados em titânio. E por último, mas não menos importante, existe uma elevada pressão ambiente. A pressão a 6000 metros é de 600 bar. Isto é mais ou menos comparável a um urso polar adulto sentado numa área de apenas um centímetro quadrado. O Centro de Inovação Robótica pode simular estes valores numa câmara de pressão. A maxon também testou aqui os seus acionamentos subaquáticos especialmente desenvolvidos. Os componentes a uma profundidade de 6000 metros podem ser utilizados em mais de 95 por centro dos oceanos do mundo.
Cada grama importa
Ao caminhar pelo Centro de Inovação Robótica do DFKI deparámo-nos com vários veículos subaquáticos. Tomemos, por exemplo, o micro AUV. Como o nome indica, é particularmente pequeno e é utilizado por investigadores para testar novas abordagens de controlo e navegação. Tudo neste veículo tem de ser concebido para alcançar uma flutuabilidade residual mínima. Cada grama adicional de flutuabilidade tem um papel importante debaixo de água. Pois se um sistema falhar a qualquer momento, deve subir à superfície através do controlo positivo da flutuabilidade, caso contrário perder-se-á para sempre. O micro AUV é acionado por quatro motores DC maxon. Estes são especialmente eficientes do ponto de vista energético e permitem uma vida útil prolongada apesar da pequena bateria.
Peter Kampmann and his colleagues at the DFKI are testing new approaches to control and navigation with the Micro-AUV.
Viagem à lua de Júpiter em breve?
Outro dos fascinantes projetos do DFKI é o Europa Explorer, um veículo de exploração subaquática, que é longo e tem a forma de um charuto fino. O objetivo a longo prazo deste projeto é a exploração da lua de Júpiter Europa. Esta está coberta com uma camada de gelo de 3 a 15 quilómetros de espessura, sob a qual se encontra um oceano. O DFKI está a investigar o potencial deste tipo de missão em nome do Centro Aeroespacial Alemão (DLR). Isto implicaria — de acordo com a teoria atual — que o AUV chegasse ao oceano subterrâneo dentro de um perfurador, onde depois se separaria, recolheria autonomamente dados, enviando-os depois para a Terra.
O Europa Explorer deve ser utilizado para explorar a lua de Júpiter Europa.
O tipo de teste atual no DFKI está equipado com um sistema de controlo do motor Escon Module 50/5 maxon. É particularmente popular devido à sua dinâmica e função de assistência. “O sistema de controlo deteta autonomamente as fontes de erro, o que torna o nosso trabalho muito mais agradável”, diz Peter Kampmann. E após a visita ao Centro de Inovação Robótica DFKI, é evidente: o campo das aplicações subaquáticas já não é caracterizado por componentes e improvisações grandes e robustas. Entretanto, a tecnologia de sensores, automação e robótica estão também a desempenhar um papel. Um ponto de partida promissor para o futuro.
Centro Robótico
O Centro Alemão de Investigação em Inteligência Artificial (DFK) é o instituto líder na Alemanha no campo da tecnologia inovadora de software com base em métodos de inteligência artificial. Tem 800 trabalhadores espalhados por vários locais. Cerca de 130 funcionários e 80 estudantes estão a trabalhar em 25 a 30 projetos que lidam com robôs no espaço ou nas profundezas do mar no Centro de Inovação Robótica em Bremen.
Acionamentos especiais em alto mar
A maxon motor está a aventurar-se nas profundezas escuras do oceano. Após um período de desenvolvimento de dois anos, o especialista suíço em acionamentos está a apresentar os seus próprios acionamentos subaquáticos. Estes propulsores são compostos por um motor DC sem escovas, um redutor e um sistema de controlo. A isto junta-se a caixa e um propulsor. A unidade foi concebida para ser utilizada em água do mar, suporta uma pressão a uma profundidade de 6000 metros (600 bar) e é resistente à corrosão.
Para assegurar isto, a maxon usou sobretudo titânio e plástico. Os engenheiros cooperaram com o Centro Alemão de Investigação em Inteligência Artificial (DFK) para realizar o trabalho de desenvolvimento. O instituto é especializado em veículos subaquáticos. O primeiro modelo do propulsor, o MT30, está disponível este ano como um produto padrão. Estão planeadas outras dimensões (diâmetros de 20, 40 e 70 milímetros).
maxon thruster MT30
Preenchido com óleo e tolerante à pressão
A maxon oferece um sistema de acionamento tolerante à pressão como uma solução padrão para aplicações subaquáticas personalizadas. O elemento principal é uma combinação de motorredutor, composta por um motor DC sem escovas e um redutor planetário. Para a proteção anticorrosiva, o acionamento é encapsulado numa caixa de plástico e vedado com dois flanges de titânio. Este pode ser conectado a um compensador.
A unidade de acionamento preenchida com óleo é conectada ao compressor através de um tubo. A pressão da água é transferida para o óleo por uma membrana, que, dependendo da profundidade da água ou da pressão da água, é comprimida por um determinado volume. O acionamento está equipado com conectores para conectar o sistema eletrónico de controlo. O acionamento subaquático compacto está disponível nos diâmetros de 16 a 42 milímetros. E isto será personalizado dependendo dos requisitos do cliente.
Acionamento subaquático preenchido com óleo composto por um motor DC sem escovas, redutor planetário e sistema de controlo. Tolerante a pressão até uma profundidade de 6000 metros.
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maxon motor ag; DFKI