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Drones suíços se especializam em resgate

O drone do Serviço Suíço de Salvamento (Rega) deve entrar em operação nos Alpes em 2021. © By Thomas Luethi

Pesquisadores e equipes de resgate na Suíça fazem progresso no campo de drones autônomos. Há cada vez mais demanda pela tecnologia, apesar dos problemas para aplicá-la.    

Este conteúdo foi publicado em 06. dezembro 2020 - 10:00

A polícia e os serviços de emergência em países como a Grã-Bretanha, os Estados Unidos e a Austrália estão confiando cada vez mais em aeronaves e drones não tripulados, equipados com câmeras térmicas e outros sensores de alta tecnologia para monitorar suas costas, encontrar mochileiros perdidos ou até mesmo resgatar coalas retidos em incêndiosLink externo.

Na Suíça, a agência nacional de resgate Rega já vem testando um robô no estilo de um helicóptero que é capaz de encontrar pessoas desaparecidas ou em dificuldade nos Alpes.

O serviço de resgate, uma organização sem fins lucrativos sustentada por 3,5 milhões de doadores, é amplamente utilizado na Suíça e está cada vez mais em demanda à medida em que as pessoas se arrebanham nas montanhas. Ano passado ele foi ao resgate de 31 pessoas por dia, que receberam assistência médica por ar na Suíça ou no exterior.

O novo drone de dois metros de comprimento da Rega está equipado com câmeras, sensores para detectar telefones celulares, sistema anticolisão e um algoritmo desenvolvido pelo Instituto Federal de Tecnologia de Zurique (ETH), que permite que o drone vasculhe amplas áreas e reconheça autonomamente pessoas no solo.

Operadores treinados pela Rega determinam a área exata onde o drone deve procurar e iniciam o aparelho manualmente. Assim que o drone aéreo detecta um humano no solo, ele manda um sinal aos operadores a quilômetros de distância, que decidem se mandam uma equipe de resgate.

A Rega é discreta sobre o custo do investimento e insiste que o aparelho não vai substituir seus serviços existentes. Ao contrário, servirá para expandir as operações convencionais. Por exemplo, será utilizado em casos nos quais o helicóptero tradicional precisa permanecer em solo por causa de má visibilidade.

"Não vamos substituir outros meios pelo drone", explica o gerente do projeto drone da Rega Sascha Hardegger. "Em mau tempo, o drone auxilia helicópteros e cães de busca". 

Vale dos Drones

A máquina voadora da Rega é um dos últimos – e mais concretos – exemplos de um drone que voou dos laboratórios para as operações do dia a dia. Ao longo dos últimos 15 anos a Suíça se tornou líder em pesquisa e desenvolvimento de drones. Um assim chamado "vale dos drones" emergiu entre Lausanne e Zurique, com mais de 80 firmas gerando mais de 2500 empregos.

Para agregar as pesquisas suíças de topo nessa área, foi fundado em 2010 o Centro Nacional de Competência em Pesquisa RobóticaLink externo (NCCR na sigla em inglês), estabelecido pela Fundação Nacional Suíça de Ciências para desenvolver "tecnologia robótica nova, orientada aos humanos, para melhorar nossa qualidade de vida".

Davide Scaramuzza da Úmbria, Itália, lidera as pesquisas do NCCR sobre robótica de resgate. A equipe dele na Universidade de Zurique criou algoritmos e desenvolveu drones autônomos equipados com câmeras e sensores muito menores do que os do drone da Rega e que não utilizam GPS. Isso significa que podem ser utilizados em situações como terremotos, onde podem entrar e rapidamente explorar prédios em busca de sobreviventes, tudo operado à distância.

Mas para que drones de resgate se tornem mais amplamente utilizados, seus criadores ainda precisam solucionar alguns problemas-chave: como fazer que voem autonomamente mesmo sem ter a referência de uma linha de visão, serem mais reativos a obstáculos e também serem menos volumosos, enquanto carregam as últimas câmeras e sensores, o que consome muita energia.

Mais rápidos e ágeis

Um dos maiores desafios é criar drones rápidos que cobrem longas distâncias, diz Scaramuzza, que coordena o grupo de Robótica e Percepção da universidade.

Drones tem uma bateria de vida limitada – de 20 a 30 minutos de tempo de voo – assim quanto mais área eles conseguem cobrir, maior a chance de sucesso da missão, ele explica. “Se você quer que um drone explore a usina nuclear de Fukushima, por exemplo, você provavelmente precisaria de um drone com uma bateria que durasse de três a quatro horas”.

Resistência e alcance ainda são um problema para o novo drone da Rega. O robô voador de 17 quilos é alimentado por uma bateria de duas horas de duração. Logo será substituída por um mecanismo interno de combustão, permitindo voos mais longos, e deverá estar operacional em 2021.

Para tentar melhorar a velocidade e agilidade dos drones, Scaramuzza e o seu time, baseado em Zurique, equiparam seus aparelhos com câmeras que percebem eventos, que são úteis para evitar obstáculos. Ao invés de gravar imagens ou vídeos em quadros, uma “câmera de eventos” produz um fluxo de pontos de dados sempre que um pixel da câmera detecta uma mudança na luminosidade do ambiente. Essas alterações correspondem a movimentos ou outras inquietações nos arredores.

E os resultados são ultrarrápidos. Nesse verão um pequeno drone com uma câmera de percepção voando à velocidade de dez metros por segundo conseguiu desviar de um objeto em apenas 3.5 milésimos de segundoLink externo.

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“Câmeras de percepção podem ver as coisas 10,000 vezes mais rápido do que uma câmera padrão”, disse Scaramuzza. “A princípio isso significa que você pode voar dez vezes mais rápido do que com uma câmera padrão”.

Sua equipe desenvolve a agilidade dos drones de outras maneiras. Eles trabalharam com a gigante de tecnologia norte-americana Intel para construir um drone com um algoritmo de navegação que permite a ele fazer em alta velocidade retornos e truquesLink externo usando apenas as referências dos sensores de bordo.

Os pesquisadores criaram até mesmo drones autônomos capazes de se “dobrarem” para passarem espremidos por espaços pequenos. "Tivemos um drone que era capaz de entrar em um quarto pequeno, parcialmente destruído, entrando pelo lado de fora através de uma pequena fresta e achar a saída usando câmeras", disse. Esse equipamento foi demonstrado à Cruz Vermelha e a times de busca e resgate em Berna mais cedo nesse ano.

Como um pássaro e portátil

No Instituto Federal Suíço de Tecnologia de Lausanne (EPFL) cientistas também estão trabalhando para melhorar a agilidade, tempo de voo e velocidade dos drones das próximas gerações.

Pesquisadores da EPFL recentemente apresentaram um drone com formato de pássaro inspirado no falcão açor, com asas móveis com penas e cauda, que permitem ao robô virar ou voar mais rápido e lentamente.

A Escola Politécnica Federal de Lausanne (EPFL) desenvolveu um drone inspirada em uma águia. © 2020 EPFL / Alain Herzog

 “Essa enorme agilidade o permitiria voar em cidades e rapidamente ao redor de prédios ou em florestas. Isso é muito importante para missões de resgate ou de inspeção”, explicou Dario Floreano, chefe do laboratório de Sistemas Inteligentes da EPFLLink externo. No próximo estágio, o time planeja incorporar inteligência artificial para permitir que o drone voe parcialmente autônomo.

Uma outra linha de pesquisa busca melhorar a utilização e segurança dos drones para mitigar desastres de trabalho. "Drones-gaiola” resistentes a colisões - comercializados pela Flyability, firma que surgiu da EPFL- já foram utilizados em operações de busca e resgate. Outra firma saída da universidade, Dronistics, está desenvolvendo drones como o “PackDrone”, que pode ser dobrado e carregado em uma mochila. Eles testaram-no nas montanhas da República Dominicana.

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“Com o PackDrone comprovamos a capacidade de entregar um kit de emergência a alguém isolado no topo de um prédio”, disse Floreano, que também é diretor da NCCR robótica.

Da moda à aplicação

Em 12 anos, o programa da NCCR já investiu cerca de CHF 10 milhões (USD 11 milhões) em robôs de resgate desde o seu lançamento. Isso é dinheiro “bem gasto” se você olhar o número de subprodutos e de cientistas envolvidos, gerando “pelo menos cinco vezes mais dinheiro e empregos”, argumenta Floreano.

Mas especialistas reconhecem que por hora o mercado de drones de resgate permanece sendo um nicho e complicado de se entrar. Apesar do grande número de novas companhias na Suíça, poucas se especializam em drones de resgate.

“O mercado mais rentável para os drones é primeiramente o de inspeção de pontes e linhas de transmissão elétrica, depois o de agricultura e segurança e vigilância - do qual busca e resgate é um subsetor - e entretenimento”, explicou Scaramuzza. “Nenhuma empresa se especializa em busca e resgate. É um projeto lateral para eles”.

Flyability se destaca nesse campo de especialidade. Ela se especializa na inspeção e exploração de espaços fechados e inacessíveis e tem centenas de clientes em mais de 50 países. A tecnologia drone recentemente ajudou cientistas a alcançar as profundezas de algumas das cavernas de gelo mais profundas do mundo na Groenlândia, por exemplo.“Eles têm o produto mais apropriado para busca e resgate, mas é pilotado por humanos”, disse Scaramuzza.

Outra firma suíça que alcançou sucesso comercial é a parceria suíço-americana sem fins lucrativos WeRobotics. Lançada em 2015, a rede de pesquisa Flying Labs auxilia comunidades de países de baixa-renda a obter acesso à tecnologia e ao treinamento necessários para utilizar drones em operações de alívio a desastres e esforços de desenvolvimento sustentável. A rede, que está presente em vários países da África, bem como da América Latina e Ásia, usa drones para mapear e monitorar território, entregar mantimentos e medicamentos e ajudar em esforços de busca e resgate.

O projeto Rega pode ser uma exceção, até porque, como Floreano admite, equipes de emergência e especialistas ainda não compreendem completamente a utilidade dos robôs de resgate, que podem parecer excessivamente complexos.

“Equipes de resposta a desastres têm que lidar com tantas coisas em um pouco espaço de tempo quando acontece um desastre, então ainda não é tão óbvio para eles utilizar drones, o que adiciona ainda mais complexidade”, ele diz.

Ele também vê muita modinha e desinformação ao redor do que robôs podem fazer. “Busca e resgate e alívio de desastres são aspirações nossas, certamente algo que almejamos até mesmo quando estamos desenhando os robôs. Mas é algo muito desafiador. Há uma grande lacuna e muito trabalho a fazer” ele adiciona.

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