Pesquisadores da USP criam protótipo que pode ajudar no combate à covid-19

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Mapeamento de trajeto e detecção de obstáculos – Foto: reprodução/Youtube

 Por Denise Casatti / Assessoria de Comunicação do ICMC
 

Em meio à pandemia causada pelo novo coronavírus, os profissionais da área da saúde estão sobrecarregados e os esforços que realizam são reconhecidos mundo afora. Com o objetivo de construir uma solução tecnológica para ajudar esses profissionais, seis pesquisadores criaram o protótipo de um robô autônomo: “O objetivo é dar suporte na distribuição de remédios e alimentos aos pacientes doentes em hospitais e, com isso, além de diminuir a carga de trabalho, também será diminuído o contato entre profissionais da saúde e pessoas com a covid-19”, explica a doutoranda Daniela Ridel.

Ela atua no Laboratório de Robótica Móvel do Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação (ICMC) da USP, em São Carlos, onde conheceu os outros cinco pesquisadores com quem está desenvolvendo o projeto. A jornada da empreendedora começou há dois anos, quando ela fundou a startup 3DSoft em parceria com dois outros doutorandos do instituto, Luis Rosero e Tiago dos Santos, juntamente com Patrick Shinzato, que fez mestrado, doutorado e pós-doutorado no ICMC.

“Nós temos a capacidade técnica de fazer esse projeto acontecer, no entanto, falta ajuda para que o robô chegue nas mãos de quem precisa”, explica Daniela. Para dar os primeiros passos, a startup contou com o apoio do programa Pesquisa Inovativa em Pequenas Empresas (PIPE), da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp), para criar um sensor de baixo custo, adequado à realidade nacional. “Depois que o projeto se encerrou, decidimos desenvolver um robô de serviços para entregas, que deveria ficar pronto nos próximos meses. Mas, devido ao cenário do coronavírus, fizemos uma mudança radical e criamos o protótipo para ajudar os profissionais da saúde”, conta Shinzato.

Legenda: Os pesquisadores se conheceram no Laboratório de Robótica Móvel do ICMC que, entre diversos projetos, desenvolveu um caminhão autônomo em parceria com a Scania em 2015 Créditos: Paulo Arias
Os pesquisadores se conheceram no Laboratório de Robótica Móvel do ICMC que, entre diversos projetos, desenvolveu um caminhão autônomo em parceria com a Scania em 2015 – Créditos: Paulo Arias

Diante do novo desafio, a busca é por parceiros especializados em saúde, que possam ajudar a equipe a compreender melhor a demanda de quem está na linha de frente do combate ao coronavírus. Assim, os pesquisadores conseguirão avaliar a necessidade de fazer algum ajuste no projeto. “O ideal seria um parceiro que conseguisse tanto nos colocar em contato com hospitais quanto investir na montagem de mais robôs. Como todos nós somos da área de computação, precisamos de pessoas com outras habilidades que apresentem o projeto a investidores e a quem mais possa nos ajudar”, revela Daniela.

A doutoranda estima que, com todos os recursos à disposição, bastariam cerca de dois meses de trabalho para ter um protótipo funcional pronto. O custo unitário da primeira versão do robô foi de cerca de R$ 17 mil, considerando as peças utilizadas para a construção do chassi, que é a base do equipamento, os sensores e a carenagem, que é a peça colocada em cima da base, e pode ser uma superfície plana ou um baú de armazenamento. “Em larga escala, certamente esse custo seria reduzido significativamente. Além disso, esse conjunto de sensores pode ser alterado de acordo com a aplicação. Por exemplo, se pudéssemos colocar marcadores no chão do hospital para o robô se guiar, seria viável usar um sensor de baixo custo, assim como a carenagem poderá ser modificada de acordo com a aplicação”, completa a doutoranda do ICMC.

A versão atual do robô conta com placas de Arduino e Raspberry para processar os algoritmos de controle dos motores. A equipe também utiliza algoritmos de percepção e inteligência (assista aos vídeos de demonstração no final desta reportagem) Créditos: 3DSoft
A versão atual do robô conta com placas de Arduino e Raspberry para processar os algoritmos de controle dos motores. A equipe também utiliza algoritmos de percepção e inteligência (assista aos vídeos de demonstração no final desta reportagem) – Foto: 3DSoft

Ela sabe que poderá não haver tempo hábil para agir ainda nessa pandemia, mas não desanima. “Temos certeza que os tempos atuais chamam atenção para o fato de que a robótica pode auxiliar e muito em situações como a de uma pandemia. Gostaríamos que o protótipo do nosso robô estivesse pronto em uma eventual demanda futura”, sonha a pós-graduanda. Ela acredita, ainda, que o robô pode se tornar uma plataforma para o desenvolvimento de uma série de outros programas e algoritmos de inteligência artificial voltados a solucionar problemas que os profissionais de saúde enfrentam em diferentes contextos.

Mais dois pós-graduandos fazem parte da equipe que desenvolveu o protótipo, o doutorando Diego Bruno e o mestrando Luiz Horita. Assim como Daniela, todos estão vinculados ao Programa de Pós-Graduação em Ciências de Computação e Matemática Computacional do ICMC.

De vilões a mocinhos

Especializado em inteligência artificial e robótica móvel, Fernando Osório explica o quanto a pandemia está alterando até mesmo a forma como a sociedade encara a própria tecnologia. “Antes, muitos viam as máquinas como grandes ameaças, possíveis causadoras de desemprego, de perda de privacidade, causadoras de danos irreversíveis à sociedade. E, agora, onde estão os vilões da ficção científica? Seriam as máquinas, que nós criamos e controlamos, e que vamos colocar para nos ajudar, ou seriam esses pequenos e microscópicos seres, os vírus, tão difíceis de serem encontrados e controlados?”

Professor do ICMC, Osório é coordenador de difusão e comunicação do novo Centro de Pesquisa em Engenharia em Inteligência Artificial, resultado de uma parceria entre a IBM, a Fapesp e a USP. Segundo ele, os robôs podem contribuir em muitas tarefas. “Eles podem atuar na limpeza e descontaminação, aplicando luz ultravioleta ou produtos químicos sobre superfícies, o que nem sempre pode ser realizado de maneira segura pelas pessoas, já que o contato com esses produtos pode ser prejudicial à saúde.”

Osório cita, ainda, o exemplo de um projeto simples, desenvolvido com a ferramenta Arduino, para automatizar a saída de álcool gel, dispensando a necessidade de tocar na embalagem. “Sistemas robóticos podem até ajudar a levar o seu animal de estimação para passear”, adiciona.

O professor faz apenas uma ressalva. “Eu me preocupo muito com algumas soluções caseiras como, por exemplo, respiradores artificiais automatizados de maneira muito simplória e sem o devido conhecimento técnico. Um respirador é um produto de suporte à vida e deve ser produzido de acordo com normas técnicas para garantia da qualidade. Não é algo para ser feito em casa, na impressora 3D, e com reutilização de peças e componentes não certificados.”

Em relação à entrega de medicamentos e alimentos, Osório explica que os robôs são bem-vindos tanto em ambientes internos quanto externos. “É importante destacar que os robôs podem ser facilmente higienizados, por meio de um banho químico nas partes externas que estão expostas à contaminação. Veículos autônomos também são adequados para fazer entregas e servir de táxi sem a necessidade da presença de seres humanos como condutores.”

Tudo indica que o mundo depois da pandemia da covid-19 será, de fato, muito diferente. Talvez os robôs se tornem mocinhos nos próximos sucessos de ficção científica que invadirão os cinemas. Há apenas uma certeza no mundo em eterna transformação: não são as máquinas que precisam mudar, mas os seres humanos. Somos nós que precisaremos criar os robôs capazes de salvar o nosso futuro.

Ensinando um percurso ao robô: assista aos vídeos de demonstração

A seguir, a doutoranda Daniela Ridel explica como o robô é desenvolvido para ser capaz de percorrer um trajeto de forma autônoma.

“Antes de tudo, a primeira coisa que o robô deve fazer é mapear o ambiente em que vai trafegar. Essa é uma etapa que, teoricamente, é realizada uma única vez. Nessa fase inicial, o robô percorre o trajeto que deverá ser realizado, posteriormente, de forma autônoma, coletando dados do ambiente, por meio de sensores, e construindo um mapa do local.

Note que, do lado direito, está aparecendo aos poucos uma representação de cima para baixo do mesmo cenário em que o robô está se movendo, que é mostrado no lado esquerdo do vídeo. O mapa que está sendo criado possui uma representação métrica do ambiente real. Isso quer dizer que temos uma representação cujas dimensões correspondem exatamente às dimensões reais do ambiente. O mapa armazenará as informações sobre o ambiente, identificando, por exemplo, se uma dada posição é uma área navegável ou um obstáculo.

Depois que esse mapa é criado, o robô deve, então, conseguir identificar em qual posição do mapa está, estabelecendo uma relação entre o que os sensores estão captando (o que o robô está vendo) e o que reconhece do ambiente (mapa). Dado que o robô consegue se localizar nesse mapa, é possível escolher qualquer ponto do ambiente e o robô poderá traçar uma rota para chegar até o ponto escolhido, respeitando as áreas que não são navegáveis.”

Os obstáculos iniciais representados no mapa são estáticos, porém, é bem possível que o robô esteja em um ambiente com outras pessoas, então, enquanto está executando o trajeto, o robô precisa, em tempo real, observar o ambiente e detectar possíveis obstáculos móveis para replanejar seu trajeto e não colidir com nada, ultrapassando os obstáculos se possível. Um exemplo de detecção de obstáculos pode ser visto neste vídeo: