Os superdrones e robôs que vão até onde humanos não conseguem ir

Das planícies do Ártico a vulcões em atividade, do fundo do oceano a planetas distantes - uma nova geração de robôs está indo a lugares onde os seres humanos não conseguem ir.

Mas como essas máquinas superfortes são construídas?

Quando partir para suas explorações do Ártico, o navio de pesquisa da marinha real britânica RRS David Attenborough vai levar uma série de drones autônomos planejados para descobrir os mistérios das regiões polares e capazes de voar e submergir.

Um dos drones submarinos, ou AUV (na sigla em inglês), que pode estar a bordo tem o nome de Boaty McBoatface. O nome foi escolhido originalmente para o navio maior em uma enquete na internet - que depois foi cancelada.

Boaty foi planejado para mergulhar a uma profundidade de até 6 mil metros, onde a pressão é 600 vezes maior do que ao nível do mar. Veículos menos "blindados" seriam completamente esmagados nessas condições.

O drone submarino vem equipado com uma série de sensores, equipamentos de filmagem, sonares, microfones especiais para serem usados debaixo d'água e outros apetrechos de comunicação.

A ideia é colher dados sobre as mudanças de temperatura no fundo do oceano e seu potencial impacto nas mudanças climáticas.

Quebra-cabeça tecnológico

Um dos desafios mais difíceis enfrentados pelos projetistas do Centro Nacional de Oceanografia do Reino Unido, que criaram o drone, foi construir uma máquina que fosse capaz de viajar longas distâncias sob o gelo sem precisar recarregar sua fonte de energia.

Avanços recentes em microprocessamento, muitos deles resultantes do desenvolvimento de tecnologia de smartphones, ajudaram nesse campo. Eles permitiram reduzir a quantidade de energia que os drones precisam para funcionar.

"O veículo foi projetado para usar uma quantidade muito baixa de energia para seus sistemas de propulsão", explica Maaten Furlong, chefe de sistemas marítimos e robóticos do Centro Nacional de Oceanografia.

"Por isso ele viaja em uma velocidade relativamente baixa, mas que permite cobrir grandes distâncias e executar missões mais longas que os veículos anteriores."

No início no ano passado, "Boaty" completou sua primeira expedição sob o gelo no oeste da Antártida, onde passou um total de 51 horas submerso, viajando 108 quilômetros.

Ele alcançou a profundidade de 944 metros, chegando a viajar sob uma seção do gelo de 550 metros de espessura. Os sinais de GPS não conseguem ir tão fundo, o que torna a navegação complicada.

Nessa situação, o drone precisa usar a chamada navegação estimada. Usando um ponto de origem - como o próprio navio RRS David Attenborough - o robô estima a direção e distância percorridas, calculando a velocidade por meio de um sonar.

Seu sensor de fibra ótica tem uma taxa de erro de 0,1%, o que significa que para cada quilômetro viajado o drone pode sair um metro do curso planejado, dizem os criadores.

Mas para explorar ainda mais longe e mais profundamente, novas tecnologias de navegação serão necessárias. E elas estão sendo desenvolvidas.

Um novo sistema chamado Navegação Assistida de Terreno basicamente mapeia o fundo do mar. Os mapas obtidos são passados para o computador do veículo.

Para o futuro, os criadores esperam que os robôs sejam capazes de "ver" bem o suficiente para criar seus próprios mapas em tempo real.

"Uma ambição de longo prazo para a família de veículos é ser capaz de completar uma missão sob o gelo atravessando o Ártico, um ambiente sobre o qual sabemos muito pouco", diz Furlong.

"Para isso, as tecnologias que estão sendo desenvolvidas agora, como a Navegação Assistida de Terreno, precisão estar totalmente operacionais."

Explorando planetas

Condições subaquáticas no polo norte são muito extremas, mas a superfície de Marte é ainda mais desafiadora.

Dois aparelhos estão sendo desenvolvidos pela Nasa, a agência espacial americana, para explorar as profundezas vulcânicas do "planeta vermelho".

Os robôs estão sendo testados na Terra, e seus criadores também veem a possibilidade de usa-los mais próximo de casa.

Uma das máquinas é o chamado Lemur, que tem quatro membros mecânicos capazes de escalar paredes de pedra graças a centenas de pequenos ganchos em cada um de seus 16 dedos.

Engenheiros dos laboratórios de propulsão a jato da Nasa levaram o Lemur para um campo de teste no Vale da Morte, na Califórnia, em janeiro. Lá, o aparelho usou inteligência artificial para escolher uma rota para subir um penhasco.

O pesquisador da Nasa Aaron Parness diz que as habilidades do robô para subir rochas poderiam ser usadas para operações de busca e resgate e para ajudar equipes de resposta a desastres.

Encontrar garras que não se desgastassem com o atrito na pedra foi um desafio.

"Nós pensamos em titânio, aço, fibra de carbono, carbeto, ligas de aço", diz Parness. "Testamos agulhas de costura, seringas, ferramentas de corte de metal e até espinhos de cactos."

A solução? Anzóis de pesca.

"A indústria da pesca é muito boa em produzir coisas afiadas, fortes e duráveis", diz o pesquisador.

Calor extremo

O outro robô "durão" da Nasa é o Volcanobot, um aparelho de custo relativamente baixo projetado para ser baixado em fissuras vulcânicas e sobreviver ao calor extremo.

Em uma missão de teste no Kilauea, no Havaí, o Volcanobot mapeou os caminhos de erupções antigas para entender como esse tipo de vulcão funciona no subsolo.

Mas construir máquinas capazes de navegar terrenos hostis e lidar com temperaturas extremas é uma tarefa árdua.

A rocha vulcânica é extremamente afiada e dura, explica Parness.

Então, o robô usa material misturado com fibra de carbono em suas peças, impressas em 3D, para que elas seja mais resistentes à abrasão.

"Ele fica riscado que é uma loucura, mas isso protege os equipamentos eletrônicos por dentro dele", diz o cientista.

A equipe criou uma "casca" que consegue aguentar até 300°C, mas os aparelhos eletrônicos dentro do robô são muito mais frágeis: "tendem a falhar entre 60°C e 80°C".

"Não adianta nada ter uma cobertura forte e robusta protegendo um robô morto por dentro."

Combate a incêndio

No Japão, a área de equipamentos pesados da Mitsubishi desenvolveu robôs automatizados para combater o fogo que também são projetados para sobreviver a calor extremo.

Equipados com GPS e sensores a laser para ajudá-los a circular em um incêndio, os "robôs canhão-de-água" se posicionam no local ideal e então um drone com a mangueira vai até a fonte de água.

Esse robô bombeiro consegue fazer jorrar até 4 mil litros de água por minuto.

O sistema passou por seu primeiro teste em março, no Instituto Nacional de Pesquisa em Fogo e Desastre de Tóquio. Seus criadores preveem o uso do robô em situações extremamente instáveis, como incêndios petroquímicos.