Já imaginou como você entra em um macacão robótico gigante e luta, bem, ou levanta objetos pesados, vira carros? Os filmes mostram que este é um prazer acessível. Na verdade, criar tal dispositivo a partir de um projeto pode ser um grande desafio.
Por muitas décadas, nos acostumamos a pensar que o campo de batalha do futuro será assim: robôs gigantes, nos quais as pessoas se sentam (ou melhor, não se sentam). Esses monstros titânicos - mais conhecidos como 'Mechs - se tornaram uma espécie de sinopse das guerras do futuro. Os robôs pilotados apareceram pela primeira vez no anime japonês, mas logo migraram para o mundo ocidental por meio de todos os tipos de seriados. Filmes de Hollywood como Aliens, Avatar e Pacific Rim fizeram um ótimo trabalho em mostrar como deveria ser.
Filmes são filmes, mas quão reais são esses projetos na realidade? Quando veremos pessoas pilotando robôs gigantes?
Jordan Weissman, da Harebrained Schemes, fez jogos BattleTech com o tema Mech na década de 1980. Ele adotou uma abordagem relativamente prática quando concebeu seus Mechs em comparação com os exemplos anteriores. Jordan imaginou mechas construídas a partir de uma estrutura de aço cercada por músculos artificiais eletricamente carregados que movem as articulações, com um estabilizador giroscópico e uma estação de energia a bordo.
A mensagem básica de Jordan é bastante clara. A musculatura artificial era, até certo ponto, como os polímeros eletroativos. “Os feixes elétricos que se expandem ou contraem quando a eletricidade é passada eram os músculos do nosso fole”, diz Weissman. “Trinta anos depois, o mesmo material já está sendo usado no desenvolvimento de próteses.”
Uma das razões pelas quais a forma humana atrai designers é seu design ergonômico especial. “A anatomia humana é incrivelmente eficaz para caminhar em pedras e estradas”, explica Rob Buckingham, diretor de corrida do Culham Science Center. "Basta olhar para um soldado que pode carregar várias vezes seu próprio peso em qualquer terreno." No entanto, andar sobre duas pernas requer destreza especial e manter o equilíbrio pode ser muito difícil.
Além disso, como operar um gigante de três metros? O professor Setu Vijayakumar, do Edinburgh Robotics Centre, propõe uma combinação de teleoperação e um sistema automático que reage à intenção do piloto. “A intenção de alto nível virá do operador, mas muito controle de baixo nível será integrado à plataforma, como manter o equilíbrio ao caminhar”, diz Setu.
Vídeo promocional:
Na verdade, fazer um mecanismo bípede controlado por humanos será mais fácil do que fazer um autônomo. “Esse é um tipo de tecnologia totalmente viável. Mais provavelmente do que um sistema autônomo, já que um sistema totalmente autônomo tem muitos problemas em termos de tomada de decisão sensorial e contextual."
No entanto, qualquer tipo de sistema de telecontrole exigirá uma plataforma de comunicação que seja à prova de violação e tolerante a falhas e capaz de lidar com 500.000 operações por segundo.
Há também a questão de qual energia a pele vai operar. Weissman pensou que os BattleTech Mechs funcionariam com reatores de fusão, mas dados os atuais reatores de fusão do tamanho de fábrica, isso é improvável. Os 'Mechs na Orla do Pacífico usavam reatores de fissão nuclear convencionais, que fornecem alta potência, mas são extremamente inseguros. “A tecnologia da bateria e a densidade de energia estão ficando para trás, teoricamente possíveis”, diz Setu. "A pesquisa está em andamento, mas ainda está em sua infância em termos do que pode ser feito."
Fornecer ao piloto informações contextuais e consciência situacional é outro desafio. “Fizemos progresso com controles em tempo real, como equilíbrio”, diz Setu. "O problema é que sabemos como fazer isso, mas ao trabalhar com sensores do mundo real, qualquer pequeno desvio nos sensores desligará o sistema."
O feedback de vibração - semelhante ao encontrado nos joysticks do jogo - é útil para determinar se você está tocando em algo ou não. Mas fornecer ao piloto sensações extras que adicionam contexto ao que o robô está experimentando traz o risco de sobrecarregar o piloto com informações desnecessárias.
Naturalmente, quanto mais você constrói algo, mais pesado se torna. A pressão exercida sobre uma superfície é a força dividida pela área. Quando você tem um sistema bípede, como uma pele, a maior parte da massa está concentrada nas duas pernas. Isso cria um “efeito de grampo” em que todo o peso é concentrado em uma pequena área. “Se você pegar uma mulher e concentrar toda ela em um quarto de polegada em um salto agulha, ela pode perfurar uma boa quantidade de material”, diz Weissman.
Os alemães enfrentaram um problema semelhante ao desenvolver o tanque superpesado para ratos durante a Segunda Guerra Mundial. Pesando 188 toneladas, passou bem nos testes de concreto armado, mas no primeiro teste de campo ficou preso no solo.
Outro problema será fazer o pelo andar. O estabilizador giroscópico já permite que máquinas como os navios de cruzeiro se equilibrem. No entanto, o ato de andar é um processo muito instável. As pessoas caminham dando um passo à frente e colocando o peso nas pernas. E quanto mais alto o objeto, mais difícil é equilibrar.
Kuratas desenvolvido pela Suidobashi Heavy Industry e Mark-2 desenvolvido pela MegaBots, ambos alegados serem 'Mechs. Embora ambos imitem a forma humana, os robôs contam com o movimento sobre rodas em vez do movimento bípede. Um problema é que imitar a forma humana - que tem um sistema bem distribuído de peso e energia - é um desafio para os engenheiros.
Os motores em cada junta poderiam resolver o problema, mas tal solução requer motores pesados para suportar o resto do corpo. Os motores são relativamente pesados, portanto, muito peso ficará concentrado nas juntas e será mais difícil para o pêlo manter o equilíbrio.
As pesquisas sobre músculos pneumáticos estão avançando, mas serão necessárias duas para cada articulação. “A partir dos músculos pneumáticos, você pode criar algo com cinco articulações”, diz Setu. "Mas quando você tenta colocá-los juntos em um sistema de duas pernas, tudo vai para o inferno em termos de eletrônica, roteamento e fiação."
Já iniciamos a produção de foles com o protótipo de exoesqueleto Assist Suit AWN-03 da ActiveLink. Este macacão de apoio está sendo desenvolvido como uma solução para a escassez de mão de obra que pode surgir com o envelhecimento da população. Empilhadeiras e elevadores não são adequados para todas as situações. “Existem alguns campos isolados que não podem ser mecanizados e os trabalhadores da indústria ainda terão que carregar objetos pesados sozinhos”, diz Hiromichi Fujimoto, presidente da ActiveLink.
A próxima etapa do Assist Suit será reduzir o peso e os custos de produção e, em seguida, desenvolver um modelo para trabalhos mais pesados. A nova Assist Suit será capaz de levantar objetos que uma pessoa não seria capaz de levantar sozinha.
Um dia teremos exoesqueletos pilotados por humanos para mover cargas e possivelmente construções pesadas. Mas 'Mechs gigantes que pisam em edifícios continuarão sendo um material de grande sucesso. “Na ficção, tudo parece bonito, mas por falar em transporte militar prático, você provavelmente não quer que seja alto”, diz Weissman.
“De certa forma, toda a tecnologia já está lá”, diz Setu. “Faremos mechs humanóides se pudermos usá-los.” Apenas os escritores de ficção científica se importam se terão dois braços e duas pernas."
ILYA KHEL
