Robôs voadores imprimem estruturas em 3D durante o voo 

Nova estratégia de drones pode ajudar a construir estruturas em locais remotos e de difícil acesso

Um novo estudo revela que os robôs voadores de impressão 3D, inspirados em vespas e pássaros, poderão um dia reparar e construir estruturas em locais remotos fora do alcance das equipas de construção normais.

Robôs de construção que podem imprimir estruturas em 3D nos estaleiros poderão um dia vir a ser mais rápidos, mais seguros e mais produtivos do que as equipas humanas. No entanto, atualmente, a robótica de construção centra-se sobretudo em robôs terrestres. Esta abordagem é limitada pelas alturas que um robô pode alcançar e os sistemas de grande escala que requerem ligação a uma fonte de alimentação são limitados quanto ao local onde podem ser instalados.

No novo estudo, os investigadores inspiraram-se em animais voadores que são muito hábeis na construção. Por exemplo, para construir o seu ninho de forma progressiva, uma andorinha-das-chaminés consegue ultrapassar a carga útil limitada que pode transportar num só voo, fazendo normalmente cerca de 1200 viagens entre o local onde obtém o material de construção e o local de construção.

"Quando os animais querem construir algo grande, trabalham juntos em enxames ou colectivos para o fazer".
-Mirko Kovač, Imperial College London

A nova frota de robôs que os investigadores desenvolveram, a que chamam o seu sistema de fabrico aditivo aéreo, pode imprimir estruturas em 3D de forma colectiva e autónoma durante o voo. A frota é constituída por dois tipos de drones quadricópteros sem fios - BuildDrones que depositam materiais em camadas a partir de bocais, e ScanDrones que utilizam câmaras ópticas normais para mapear continuamente as estruturas em 3D e monitorizar a sua qualidade.

"Esta combinação de fabrico e digitalização com robôs voadores é muito nova", diz o autor sénior do estudo, Mirko Kovač, um roboticista do Imperial College London e dos Laboratórios Federais Suíços de Ciência e Tecnologia de Materiais em Dübendorf, Suíça.

Os drones trabalham em cooperação a partir de um único projeto, adaptando-se às variações na geometria da estrutura em tempo real à medida que a construção avança. Os robôs são totalmente autónomos enquanto voam, mas um supervisor humano pode monitorizar os dados dos drones e intervir quando necessário.

Uma questão frequentemente colocada sobre esta abordagem é "Pode construir algo com um drone quando um drone pode transportar relativamente pouco?" diz Kovač. A chave para esta estratégia não é usar apenas um drone "mas muitos drones a trabalhar em conjunto, que é o que também se vê no reino animal. Quando os animais querem construir algo grande, trabalham juntos em enxames ou colectivos para o fazer".

Os investigadores desenvolveram quatro misturas diferentes com as quais os robôs imprimiram em 3D. Os robôs, o seu software, os materiais com que constroem e a arquitetura que acabam por construir têm de ser concebidos em conjunto, diz Kovač, uma abordagem a que os investigadores chamam "inteligência artificial física."

"Não estamos apenas a pegar num material e a colocá-lo num robô - a evolução do próprio material pode ser bastante complexa e adaptada para ser integrável com um robô que tem uma carga útil relativamente baixa", diz Kovač.

Em experiências, os drones conseguiram fabricar um cilindro de cerca de 2 metros de altura, 30 centímetros de largura e 72 camadas de espuma de isolamento de poliuretano em 29 minutos. Também conseguiram construir um cilindro de 18 cm de altura, 33 cm de largura e 28 camadas a partir de um material semelhante ao cimento em 133 minutos. No total, conseguiram uma precisão de fabrico de 5 milímetros, aceitável para os requisitos de construção do Reino Unido.

Os cientistas referem que a sua abordagem é potencialmente escalável para um grande número de robôs a trabalhar em equipa. As aplicações potenciais podem incluir "trabalho em altura, ou em áreas inacessíveis - por exemplo, fachadas de edifícios, ou estruturas remotas que necessitam de reparação muito rápida, como condutas", diz Kovač. Outras utilizações potenciais podem incluir a construção em locais hostis ou após desastres naturais, dizem os investigadores.

"Estamos agora a trabalhar em estudos de caso com parceiros industriais para aplicar a nossa abordagem a problemas industriais", diz Kovač. "Podemos adaptar os nossos drones a um caso de utilização ou a outro - isto pode incluir drones maiores ou designs ligeiramente diferentes de drones."

Kovač, juntamente com o arquiteto Robert Stuart-Smith do University College de Londres e da Universidade da Pensilvânia em Filadélfia e os seus colegas, descreveu em pormenor os seus resultados online a 21 de setembro na revista Natureza.

Fonte: Adeus, cadeira de rodas, olá exoesqueleto - IEEE Spectrum (18.10.2022)