No final do ano passado, em Pasadena, um robô atravessou o campus do Instituto de Tecnologia da Califórnia (CIT) com um segundo robô preso às costas. As duas máquinas avançavam como um duo robótico coordenado chamado X1, concebido para operações demasiado arriscadas ou caóticas para pessoas.
Ao longo de um projecto de três anos, engenheiros da Caltech e do Technology Innovation Institute (TII), em Abu Dhabi, transformaram estes robôs “à boleia” num sistema multirrobô.
Este conceito descreve uma equipa altamente sincronizada em que cada máquina se dedica às tarefas que executa com maior eficácia.
Como funciona o duo robótico X1
O trabalho foi coordenado por Aaron Ames, engenheiro mecânico e director do Center for Autonomous Systems and Technologies (CAST) da Caltech.
A sua investigação foca-se em robôs autónomos - máquinas que planeiam e se deslocam sem comandos humanos directos - e em manter a marcha estável em ambientes desorganizados e imprevisíveis.
No coração do X1 está um Unitree G1 humanoide modificado, capaz de caminhar sobre duas pernas e transportar equipamento pesado.
Nas suas costas segue um robô metamórfico, um dispositivo que altera a forma conforme as exigências da missão.
Para lá do M4 e do humanoide, o projecto integra especialistas de Abu Dhabi e de Boston para garantir que todas as peças funcionam como um conjunto.
No Technology Innovation Institute, as equipas aperfeiçoam computação segura e ferramentas que protegem o hardware dos robôs, enquanto investigadores da Northeastern optimizam mecanismos que permitem ao M4 mudar de configuração.
Num relatório recente, os colaboradores explicaram que o M4 transporta a bordo câmaras, lidar e telémetros para perceber o que o rodeia.
Estes sensores permitem que o par se localize sem controlo por joystick e trace trajectos através de zonas cheias de obstáculos.
Equipa X1 preparada para resgate
Numa demonstração, o sistema X1 começou no interior de um laboratório do campus, atravessou uma biblioteca e chegou a um ponto exterior elevado perto do Caltech Hall.
Esse percurso obrigou o humanoide a lidar com corredores estreitos, portas e escadas antes de sequer libertar o seu parceiro aéreo.
Já na margem da área aberta, o humanoide inclinou-se para que o robô M4 pudesse descolar das suas costas em modo drone.
Depois de aterrar, o M4 recolheu os rotores e transformou-os em rodas, conduziu até um lago do campus e, em seguida, voou sobre a água para concluir a missão.
O teste seguiu um guião de estilo “resgate”, com o X1 a actuar como um primeiro interveniente rápido, capaz de reconhecer o cenário antes da chegada de equipas humanas.
“Right now, robots can fly, robots can drive, and robots can walk,” disse Aaron Ames, director do Center for Autonomous Systems and Technologies da Caltech.
Caminhar, rodas e asas
Robôs de propósito único têm dificuldade quando o terreno fica irregular, as escadas se tornam demasiado íngremes ou o trajecto passa a exigir voo em vez de deslocação sobre rodas.
No estudo do M4, os investigadores mostraram que o robô consegue rolar, voar, agachar-se e equilibrar-se perante obstáculos que derrotam máquinas mais simples.
Esta versatilidade é por vezes chamada plasticidade de locomoção: a capacidade de um robô alternar estilos de movimento quando as condições mudam.
O M4 foi desenhado em torno desta ideia e, depois, dimensionado para conseguir transportar computadores e sensores suficientemente pesados para missões verdadeiramente autónomas.
A maioria dos robôs humanoides continua a depender de movimentos humanos gravados para competências como caminhar e subir, o que limita a forma como reagem a situações desconhecidas.
A equipa de Ames combina modelos baseados em física com aprendizagem automática - métodos computacionais que identificam padrões em dados - para que o X1 se adapte quando o terreno se altera.
O X1 tira partido desta flexibilidade ao deixar o humanoide percorrer longos troços a pé, enquanto o M4 poupa energia para curtas rajadas de condução e voo.
“O desafio é como pôr robôs diferentes a trabalhar em conjunto para que, basicamente, se tornem um único sistema,” disse Mory Gharib, professor na Caltech.
Da demonstração em laboratório a emergências reais
Por agora, o X1 executa missões com guião, mas a equipa está a desenvolver controlo crítico de segurança: métodos que mantêm o comportamento seguro mesmo quando os sensores falham.
Isto implica demonstrar não só que os robôs conseguem chegar ao destino, como também que evitam manobras arriscadas quando o ambiente é ruidoso e incerto.
Antes de máquinas como o X1 entrarem num cenário de catástrofe, a equipa pretende convencer reguladores e o público de que estes robôs são dignos de confiança.
Para isso, será necessário provar longas operações sem colisões, formas claras de auditar decisões e paragens de emergência que humanos possam accionar se algo correr mal.
No Technology Innovation Institute, engenheiros fornecem computadores embarcados seguros e controladores de voo para que o drone M4 consiga tomar decisões rápidas localmente.
Esta capacidade é importante quando as redes falham e os operadores exigem navegação autónoma fiável - movimento planeado pelo robô em vez de um piloto humano.
Se sistemas como o X1 amadurecerem, poderão um dia reconhecer edifícios danificados ou transportar abastecimentos por ruas inundadas sem expor pessoas ao risco.
Esta combinação de pernas, rodas e rotores aponta para futuros primeiros intervenientes capazes de decidir por si quando caminhar, conduzir ou voar.
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