No final do ano passado, em Pasadena, um robô atravessou o campus do Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech) com um segundo robô firmemente preso nas suas costas. As duas máquinas avançavam como um duo robótico coordenado chamado X1, criado para missões demasiado arriscadas ou caóticas para pessoas.
Ao longo de um projecto de três anos, engenheiros do Caltech e do Instituto de Inovação Tecnológica (TII), em Abu Dhabi, transformaram estes robôs “às cavalitas” num sistema multirrobô.
Na prática, isso significa uma equipa altamente sincronizada em que cada máquina se concentra nas tarefas que consegue executar com maior eficácia.
Como funciona o duo robótico X1
O trabalho foi liderado por Aaron Ames, engenheiro mecânico e director do Centro de Sistemas e Tecnologias Autónomas (CAST) do 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 desordenados.
No coração do X1 está um Unitree G1 humanoide modificado, que anda sobre duas pernas e consegue transportar equipamento pesado.
Nas suas costas segue um robô de morfologia variável, um dispositivo capaz de mudar de forma consoante 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 em conjunto.
No TII, os engenheiros aperfeiçoam computação segura e ferramentas que protegem o hardware dos robôs, enquanto investigadores da Universidade Northeastern afinam mecanismos que permitem ao M4 alterar a sua configuração.
Num relatório recente, os colaboradores descreveram como o M4 transporta câmaras, LiDAR e telémetros a bordo para percepcionar o que o rodeia.
Esses sensores permitem que a dupla determine a própria posição sem recorrer a um comando manual e planeie trajectos através de áreas cheias de obstáculos.
Equipa X1 de robôs pensada para resgate
Numa demonstração, o sistema X1 começou dentro de um laboratório no 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 degraus antes sequer de libertar o parceiro aéreo.
Na extremidade da zona aberta, o humanoide inclinou-se para que o robô M4 pudesse descolar das suas costas em modo de drone.
Depois de aterrar, o M4 recolheu os rotores para os converter em rodas, conduziu até um lago do campus e, em seguida, voou sobre a água para completar a missão.
O teste seguiu um guião típico de resgate, com o X1 a actuar como um primeiro interveniente rápido capaz de inspeccionar o cenário antes da chegada das equipas humanas.
“Neste momento, há robôs que voam, robôs que conduzem e robôs que andam”, afirmou Aaron Ames, director do Centro de Sistemas e Tecnologias Autónomas do Caltech.
Caminhar, rodas e asas no X1
Robôs de propósito único têm dificuldades quando o terreno fica irregular, as escadas se tornam demasiado inclinadas ou um trajecto passa, de repente, a exigir voo em vez de deslocação sobre rodas.
No estudo sobre o M4, os investigadores mostraram que o robô consegue rolar, voar, agachar-se e equilibrar-se ao transpor obstáculos que derrotam máquinas mais simples.
Essa versatilidade é por vezes designada por plasticidade de locomoção: a capacidade de um robô alternar entre estilos de movimento quando as condições mudam.
O M4 foi concebido com essa ideia como base 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 previamente gravados para competências como caminhar e subir, o que limita a forma como lidam com situações desconhecidas.
O grupo de Ames combina modelos baseados em física com aprendizagem automática - métodos computacionais que inferem padrões a partir de dados - para que o X1 se ajuste quando o terreno se altera.
O X1 tira partido dessa flexibilidade ao deixar o humanoide percorrer longas distâncias a pé, enquanto o M4 preserva energia para curtos períodos de condução e voo.
“O desafio é como fazer com que robôs diferentes trabalhem em conjunto para que, basicamente, se tornem um único sistema”, disse Mory Gharib, professor no Caltech.
Da demonstração em laboratório a emergências reais
Por enquanto, o X1 executa missões guiadas por 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 apenas que os robôs conseguem chegar ao destino, mas também que evitam manobras arriscadas quando as condições são ruidosas ou incertas.
Antes de máquinas como o X1 entrarem num cenário de desastre, a equipa quer convencer reguladores e o público de que estes robôs são fiáveis.
Isso passa por demonstrar operações prolongadas sem colisões, formas claras de auditar decisões e paragens de emergência que humanos possam accionar caso algo corra mal.
No TII, engenheiros fornecem computadores seguros a bordo e controladores de voo para que o drone M4 tome decisões rápidas localmente.
Essa capacidade torna-se crucial quando as redes falham e os operadores precisam de navegação autónoma fiável - deslocação planeada pelo robô, e não por um piloto humano.
Se sistemas como o X1 amadurecerem, poderão um dia reconhecer edifícios danificados ou transportar abastecimentos por ruas inundadas sem colocar pessoas em risco.
Esta combinação de pernas, rodas e rotores aponta para futuros primeiros intervenientes que decidem autonomamente quando devem andar, conduzir ou voar.
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