O companheiro robótico

Instalações offshore remotas, minas poeirentas, esgotos sujos: ambientes feitos por pessoas para pessoas. Contudo, a sua operação é perigosa. A solução? O cão robótico da ANYbotics, capaz de realizar inspeções de forma autónoma. Viajámos até Zurique para visitar uma das maiores equipas de robótica da Europa.

Cair e levantar, repetidamente. Como é que devo posicionar os meus pés? Como é que aplico a força? E como é que controlo o meu equilíbrio? Quando as crianças estão a aprender a caminhar, demoram semanas a descobrir como devem movimentar-se corretamente. O “bebé” de Péter Fankhauser aprende de forma semelhante — embora as suas pernas sejam compostas por molas, sensores e motores. Como o mesmo refere, orgulhosamente: “O ANYmal aprendeu sozinho a subir escadas, numa simulação. O robô precisou apenas de algumas horas. O mais incrível é que, ao contrário dos seres humanos, esta aprendizagem é praticamente imediata para milhares de ANYmals. Isto deve-se ao facto de criarmos cópias virtuais.” A cada uma destas cópias é atribuído um objetivo geral, tal como o de subir um lance de escadas o mais rapidamente possível. Posteriormente, são acrescentadas perturbações, tais como vento ou ruído de sensores. Por conseguinte, os programas aprendem a lidar com esse tipo de situações de forma independente. “Assim que os processos de aprendizagem simulados alcançarem um nível ideal, transferimos o controlo para todos os robôs reais”, diz Fankhauser.

O engenheiro com um doutoramento em robótica está sentado numa colorida poltrona na sala de reuniões e fala sobre o robô de inspeção de forma clara e sem pausas. O robô foi desenvolvido por si e por outros oito membros fundadores da ANYbotics, uma spin-off da universidade ETH Zurich. Segundo o mesmo, o ANYmal (semelhante a um cão) consegue mover-se autonomamente — ou seja, sem Wi-Fi ou controlo humano — em ambientes industriais hostis e sem a presença de pessoas. O mais fascinante é que o ambiente não tem de ter sido particularmente concebido para se adequar a robôs, como é o caso em grandes fábricas ou armazéns. O ajudante de quatro patas consegue encontrar o seu próprio caminho, especialmente em espaços concebidos para seres humanos. Fankhauser mostra-nos alguns vídeos no YouTube, onde podemos ver a máquina a subir e a descer escadas íngremes em aço, ou a caminhar pela floresta, por cima de raízes e caminhos de gravilha. O robô equilibra-se sobre vigas de aço estreitas, rasteja por baixo de comboios e percorre o seu caminho em segurança no chão, através de bobinas de cabos com a espessura de salsichas. O ANYmal consegue deslocar-se facilmente na água, sobreviver a uma tempestade de areia e sem escorregar, nem mesmo sobre um manto de neve. Até o vemos a correr no sentido inverso, para entregar coelhos de chocolate de porta em porta em hora de ponta, na Páscoa. Este tipo de situações exige a máxima concentração, até mesmo para os seres humanos.

Um robô que sorri

Como é que consegue fazê-lo? A programação é particularmente difícil? “Não, é relativamente simples”, garante-nos o nosso especialista. Aprendemos ainda mais durante uma visita guiada em Zurique. O complexo da ANYbotics não é composto apenas por escritórios e salas de reuniões, mas também pela instalação de produção e pelo centro de testes da empresa. Ao entrar, sente-se uma atmosfera diferente. Uma sensação semelhante à que se tem quando se está a fazer progressos. O entusiasmo de uma mudança iminente — como quando se está prestes a alcançar uma grande conquista e existe o sentimento de se fazer parte de algo importante. À entrada, a receção é feita com entusiasmo e em inglês por pessoas vestidas de forma descontraída, com calças de ganga e t-shirts. Aqui, estão representados 21 países, com 25 novos funcionários comparativamente ao ano anterior. Foram alugados recentemente novos espaços e a ANYbotics angariou recentemente 20 milhões de francos suíços junto dos investidores. Este dinheiro está a ser utilizado para comercializar o mais recente modelo ANYmal, a versão D. Isto também irá trazer uma mudança estrutural: atualmente, uma pequena equipa interna produz cerca de um robô por semana. A partir de 2022, o ajudante de inspeção será produzido em volumes superiores, numa linha de montagem, por um parceiro sediado na Suíça.

Apesar da ascensão, a ANYbotics manteve os pés na terra. O espírito de start-tup continua presente. No escritório open space, estão pendurados quadros brancos com fórmulas e diagramas complexos, mas, ocasionalmente, pode ser encontrado um personagem manga pelo meio — como se tivesse escapado de uma banda desenhada. Nos candeeiros das secretárias, estão pendurados animais de peluche. Na cozinha, encontram-se expostas as obras de arte vencedoras do último concurso da equipa, pequenas pinturas a óleo emolduradas: o ANYmal a acenar em cima de um unicórnio, o ANYmal a rastejar pelo mar, o ANYmal a flutuar pelo espaço. Junto a elas, na parede, estão distribuídos vastos continentes cobertos com fotografias de clientes de todo o mundo. No meio de todos estes elementos, está presente o robô com um ar amigável a correr, sentado e à espera. “Até mesmo com o protótipo C, estávamos preocupados não só com o funcionamento do robô, como também com as emoções provocadas pelo mesmo, devido à sua aparência. Conseguimos posicionar os olhos de forma a transmitirem um ar amigável. Na verdade, olhos são as aberturas de arrefecimento do robô. A boca é formada pela câmara de profundidade. Um pequeno bisel confere a aparência de um lábio a sorrir. São pequenos pormenores como estes que ajudam a evocar associações positivas”, diz Fankhauser. O modelo mais recente tem um rosto completamente diferente, porque o ANYmal D teve ser produzido com ainda mais robustez, para a utilização industrial. Ainda assim, o modelo sucessor também tem um ar amigável. “Tínhamos como objetivo criar um colega robótico amigável, fiável e útil, que pudesse ajudar. Afinal, o robô destina-se a complementar a mão de obra humana. Por isso, é importante que passe a impressão: estou aqui para ajudar-vos. Exceto em operações militares e missões levadas a cabo pela polícia.”

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Consegue ver, cheirar e ouvir — e chamar

Os trabalhos de inspeção de rotina são particularmente adequados para a automação utilizando o ANYmal. O CEO da ANYbotics apresenta os números, para mostrar a rápida rentabilidade associada à utilização do robô: “Cada dia perdido em reparações traduz-se em custos de várias centenas de milhares de francos para os operadores de instalações industriais. Por isso, as máquinas têm de funcionar com o mínimo de problemas possível.” Atualmente, são sobretudo as pessoas a realizar as rondas de inspeção. “Funciona bem — pelo menos conhecem as instalações e têm experiência. Mas é algo que exige muito tempo e dinheiro, e, por vezes, é altamente perigoso.” Em instalações offshore, esgotos ou minas, as pessoas são expostas à alta pressão, eletricidade, gases perigosos, substâncias tóxicas, poeira e sujidade. Por isso, se uma pessoa quiser inspecionar as instalações, por vezes estas têm de ser desligadas previamente — e isto custa dinheiro. Existe ainda o problema dos custos de transporte. “As pessoas especializadas têm de ser transportadas até às instalações, mas cada viagem de helicóptero pode facilmente custar mais de 30 mil CHF.” Acenando com a cabeça, Fankhauser acrescenta: “Por vezes, é necessário realizar um voo até uma plataforma de perfuração apenas para premir um único interruptor.” Por isso, no setor offshore, a rentabilidade do ANYmal é verificada no espaço de algumas semanas.

Naturalmente, existe também a opção de equipar as instalações com sensores, de forma a detetar anomalias na operação. Contudo, esta opção também é demasiado complexa e representa custos avultados. “Além disso, cada sensor mede apenas uma pequena parte do sistema completo e tem de ir sendo substituído”, observa Fankhauser. O robô, por sua vez, tem a vantagem de ter sido concebido para funcionar durante um período de tempo relativamente longo — mais concretamente, três anos de operação contínua — e pode realizar várias tarefas em simultâneo. O cão robótico é suficientemente robusto para transportar cargas. Com as suas câmaras e detetores, consegue ver, cheirar e ouvir — e “chamar”: consegue ler e transmitir dados de dispositivos de medição. Consegue ainda captar imagens térmicas e realizar medições acústicas. O robô irá reparar em eventuais fugas de gás ou alterações no ruído de uma máquina, ou na vibração de uma bomba, e comunicá-las.

Motores potentes, tempo de aprendizagem rápido

Mas como é que este dispositivo consegue mover-se de forma tão segura por terrenos difíceis? Como é que aprende a orientar-se? Fankhauser diz, “Uma das opções é levar o ANYmal até ao local e mostrar-lhe o que tem de fazer, tal como faríamos com um novo funcionário. Acompanhamos o robô com um joystick enquanto este percorre o caminho e cria um mapa 3D. Uma visita de inspeção de uma hora a uma instalação normalmente exige meio dia de tempo de aprendizagem.” Em alternativa, o robô dispõe da opção ainda mais simples de aprender virtualmente. Tal é possível se já existir um modelo digital da instalação.

A orientação é alcançada através de sensores, enquanto a marcha passa pela utilização de motores elétricos, desenvolvidos especificamente para o robô. “Percebemos que precisávamos de ter os nossos próprios acionamentos e que tinham de ser leves, mas potentes. Foi por isso que estabelecemos uma parceira com a maxon. Somos duas empresas com um enquadramento cultural muito bom e atualmente até trabalhamos uma ao lado da outra.” Os quatro membros do animal robótico contêm três acionamentos, o que corresponde a um total de doze atuadores instalados no ANYmal. Estes geram o movimento de caminhar, possibilitam a inclinação das pernas para fora ou para trás e dobram os joelhos. “O controlo da força ao caminhar sobre várias superfícies é um aspeto muito importante. Ao correr, existe uma energia de impacto que tem de ser absorvida. Para tal, colaborámos com a maxon para desenvolver um sistema com molas que imitasse músculos e tendões.”

Solução e desafios complexos

No centro de testes da ANYbotics, a torre de caixas de pizas que vai quase até ao teto é testemunha dos dias longos e das noites curtas. Aqui, cadeiras, mesas e computadores estão reunidos numa espécie de arena de espetadores, onde são recolhidos e analisados dados. No palco, o robô de cinquenta quilos desloca-se, subindo e descendo escadas e ultrapassando obstáculos, tais como tijolos. Todos os funcionários têm de manter uma distância de segurança em relação à máquina. A certificação de segurança custa à empresa muito tempo e energia. “Mas agora já está feito. Colaborámos com laboratórios externos especializados, com a finalidade de implementar uma estratégia para a segurança elétrica e mecânica.” Formar os clientes em matéria de precauções de segurança também é algo que ajuda a reduzir os riscos ao mínimo.

Após 90 minutos, o ANYmal fica sem energia. O robô apercebe-se disso sozinho, caminha a passos pesados até à sua estação de atracagem e senta-se, como uma galinha sobre um ovo. Fankhauser explica: “Podem ver vídeos no YouTube deste fantástico robô a correr pelas escadas acima, como um cão. Mas essa é apenas uma pequena parte da solução.” O CEO aponta para os ecrãs dos computadores com transmissão em tempo real. “Temos de ser claros sobre como os dados de inspeção vão chegar ao cliente. Oferecemos uma solução de inspeção de ponta a ponta. O software inclui uma licença anual de utilizador, com atualizações de software e apoio técnico.”

Alguns desafios complexos ainda têm de ser resolvidos: E se alguém fechar uma porta? O ANYmal ficaria parado em frente à mesma. Também ainda não é possível detetar ferrugem ou fendas de forma fiável. Além disso, o robô deveria conseguir efetivamente realizar trabalhos de manutenção perigosos de imediato e de forma autónoma. Com essa finalidade em mente, a equipa em Zurique encontra-se atualmente a realizar experiências com braços de pinça. Uma coisa é certa: este amigável robô vai continuar a aprender — e a torre de caixas de pizas vai continuar a aumentar.