Pipebots. O exército de robôs de esgoto que vai manter os canos limpos

Uma equipa de investigadores está a desenvolver robôs para trabalhar em redes de canos subterrâneos, tanto de água potável como de esgotos.

Escondidos da vista, sob as estradas, edifícios e parques do Reino Unido, há cerca de um milhão de quilómetros de tubos. A manutenção e o reparo desses tubos requerem cerca de 1,5 milhões de escavações de estradas por ano, o que causa o encerramento total ou parcial das estradas. As obras são barulhentas, sujas e causam muitos transtornos, além de custarem cerca de 5,5 mil milhões de libras por ano.

Uma equipa de investigadores está a trabalhar numa forma reduzir o tempo e o dinheiro gasto na manutenção de canos, desenvolvendo robôs de infraestrutura. 

No futuro, esses robôs trabalharão para consertar estradas, inspecionar canos de água e esgoto, manter postes de iluminação, inspecionar pontes e cuidar de outras infraestruturas importantes.

Estes robôs poderão chegar a lugares difíceis ou perigosos para os humanos, como canos de esgoto cheios de gases nocivos.

A equipa liderada por Viktor Doychinov, da School of Electronic and Electrical Engineering na University of Leeds, está a desenvolver pequenos robôs para trabalhar em redes de canos subterrâneos, tanto em água potável como em esgotos, que irão inspecionar em busca de fugas e bloqueios, mapear onde os tubos estão e monitorizar a sua condição.

Pipebots é um grande projeto financiado pelo governo do Reino Unido que trabalha em robôs que ajudarão a manter o sistema de canalização. Os robôs terão tamanhos diferentes, dependendo dos canos em que estiverem. Os mais pequenos terão de caber num cubo com 2,5 centímetros, enquanto os maiores terão 50 centímetros.

Os robôs vão operar de forma autónoma graças ao conjunto de sensores a bordo. A tecnologia usará visão computacional e uma combinação de um acelerómetro, um giroscópio e um sensor de campo magnético para detetar onde estão. Terão ultrassom e sensores de distância infravermelhos para conseguirem navegar pelos tubos. Além disso, terão sensores acústicos e de ultrassom para detetar fendas em canos de água, bloqueios em canos de esgoto e medir o estado geral desses canos.

As informações recolhidas serão encaminhadas para as empresas de água responsáveis ​​pela canalização.

Um dos maiores desafios será fazer com que comuniquem através dos canos. Isto requer uma rede de comunicação sem fios que pode funcionar numa variedade de condições, já que os canos podem estar vazios ou cheios de água ou águas residuais domésticas.

A comunicação dentro da canalização

As três opções principais que os investigadores estão a explorar são ondas de rádio, ondas sonoras e luz.

A tecnologia de comunicação sem fios usando ondas de rádio está em toda parte hoje em dia – Wi-Fi, Bluetooth e rede móvel como 4G. Porém, nenhum desses sinais pode passar pelo solo e pela terra – exceto se houvesse uma estação-base dentro do túnel, que permitiria que as ondas de rádio viajassem ao longo do seu comprimento.

Os canos de esgoto assemelham-se a túneis para ondas de rádio – pelo menos quando estão relativamente vazios. A água bloqueia as ondas de rádio ainda mais do que o solo e a terra. Na verdade, em frequências suficientemente altas, atua como um espelho. Portanto, para manter o controlo dos robôs nos casos de água, é preciso usar som e luz.

Os métodos de comunicação sem fios que usam som e luz ainda não estão amplamente disponíveis no mercado. O método “comunicação de luz visível” (VLC) usa transmissores e recetores, como LEDs, que são pequenos e eficientes em termos de energia, e também fornecem taxas de dados da ordem de dezenas de gigabits por segundo.

No entanto, como a luz viaja em linha reta, este método apenas pode ser usado quando robôs próximos um do outro precisam de comunicar. Uma solução potencial é ter muitos robôs no mesmo tubo, formando uma cadeia ao longo da qual as informações podem viajar pelas curvas dos tubos.

O som, por outro lado, pode viajar por quilómetros ao longo de canos e contornar curvas com facilidade. A desvantagem, contudo, é que os altifalantes e microfones podem consumir muita energia e o som não oferece taxas de dados particularmente altas. Em vez dos vários mil milhões de bits por segundo que podem ser enviados com a tecnologia 5G e pós-5G, as ondas sonoras podem transportar apenas alguns bits por segundo.

Embora isso seja suficiente para saber se um determinado robô ainda está a funcionar, não será suficiente para transmitir muitas informações úteis sobre os tubos.

Os investigadores estão a desenvolver uma combinação desses métodos para a rede de comunicação sem fios, o que garantirá que os robôs façam o que devem fazer, ao mesmo tempo que os humanos os possam controlar.

A equipa espera ter um sistema Pipebots completo demonstrado numa rede realista até 2024.

 

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