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Escavadeiras robóticas com tecnologia de IA recebem instruções no local
10 junho 2024
E se você pudesse dar a uma escavadeira um conjunto de desenhos CAD e simplesmente deixá-la trabalhar, sabendo que ela seguiria as instruções com precisão de um milímetro? Você consegue imaginar o tempo, dinheiro e trabalho que poderiam ser economizados?
A Gravis Robotics, sediada na Suíça, está desenvolvendo um módulo para instalação em escavadeiras individuais, permitindo que elas naveguem pelos locais de trabalho e realizem as tarefas conforme necessário, tudo sem a presença de um operador humano.
Tecnologias como essa estão sendo vistas cada vez mais, com conceitos de máquinas autônomas sendo mostrados em muitos dos principais eventos do setor de construção, como Bauma, Conexpo e Intermat.

Neil Woodfin, diretor de desenvolvimento de negócios da Gravis Robotics, esteve recentemente na convenção da European Rental Association (ERA) em Lisboa, Portugal, onde falou sobre os planos da empresa para levar a precisão, a segurança e a eficiência dos robôs aos locais de trabalho atuais.
Nascido de 'cães'
Gravis Robotics é um spinoff do laboratório de robótica da Universidade ETH em Zurique, Suíça, que é administrado pelo Professor Marco Hutter, que tem trabalhado com 25 de seus alunos de doutorado para desenvolver software de IA inicialmente destinado a "cães" robóticos de quatro patas. Esses "quadrúpedes" exploram ambientes e retornam com um mapa 3D. (Pense em "Spot" da Boston Dynamics.)
“Marco decidiu pegar esse software e adaptá-lo para escavadeiras�, diz Woodfin. “O que temos é um módulo robótico que se encaixa no teto da cabine. Dentro do módulo robótico há uma CPU equipada com câmeras para dar a ele uma visão de 360 graus e um LIDAR.�
Sensores nas escavadeiras permitem que a máquina entenda a posição do braço, da lança e da caçamba. O LIDAR fornece medição de onde a máquina está no local, enquanto um sensor GNSS fornece a referência GPS para a máquina. Como resultado, a máquina é capaz de navegar sozinha pelo local entre suas atividades de trabalho.
“O módulo robótico aprende a operar a escavadeira e sempre busca atingir uma taxa de enchimento de caçamba de 100% quando está cavando�, explica Woodfin. “Ele é capaz de usar o software de IA para se adaptar ao ambiente heterogêneo que está encontrando enquanto cava.�
Ele acrescenta: “Somos muito, muito bons em escavar. O que estamos pensando em fazer, depois de todo esse trabalho de desenvolvimento, é colocar escavadeiras robóticas em canteiros de obras até julho. Então, poderemos realmente entender os benefícios que podemos alcançar, que estão na área de produtividade, segurança, sustentabilidade e previsibilidade também.�
Direcionando a escavação
Como o escavador sabe o que fazer?
Woodfin explica que, uma vez instalado o módulo robótico na escavadeira, ele começa a aprender a operar a máquina. “Então você pode carregar desenhos CAD do trabalho de escavação que precisa ser feito�, ele diz. “Nós também damos a você um tablet touch-screen, que fica na cabine, e você pode literalmente desenhar usando seu dedo onde você quer no local, qual vala será cavada. Você pode digitar a profundidade e a largura da vala, e então a escavadeira usará isso e sairá e escavará essa vala.�
Woodfin explica que também é possível simplesmente abaixar o balde até o chão e extrapolar as medidas para uma área a ser escavada.
“Por exemplo, se você estivesse fazendo uma extensão de uma casa, você poderia abaixar a caçamba no chão e dizer, 'Eu quero que tudo de onde a caçamba está tocando o chão esteja 250 milímetros mais baixo. E então o que aconteceria é que a escavadeira mostraria a você uma grade de tudo que estava 250 milímetros mais baixo e tudo que estava mais alto ou mais baixo do que isso. A escavadeira então escavaria para atingir o nível que você definiu apenas colocando a caçamba no chão.�
O único pré-requisito da máquina para usar o módulo Gravis é a eletro-hidráulica.
“Se não tiver eletro-hidráulica, colocamos uma válvula de controle eletro-hidráulica na escavadeira�, diz Woodfin. “Então, conectamos o módulo ao sistema de barramento CAN. Então, ele precisa ter um sistema eletrônico moderno, ao qual o conectaríamos.�
Ele acrescenta: “Se não tiver sensores IMU, nós os colocaríamos na escavadeira. Fora isso, o resto é fornecido dentro do kit de controle de automação do telhado que colocamos na escavadeira.�
A Gravis está atualmente trabalhando com seis OEMs, um dos quais é a Hyundai/Develon, como parte de uma parceria anunciada na CES 2024 em Las Vegas em janeiro.
“Estamos trabalhando com eles para automatizar suas escavadeiras. Entre os outros fabricantes, temos uma escavadeira de 10 toneladas, mas a maioria em que estamos trabalhando é de 20 toneladas, porque essa é a categoria de tamanho mais popular de escavadeira na indústria�, diz Woodfin.
Mas é possível alugar um?
A próxima pergunta natural é se essas escavadeiras controladas por robôs estão disponíveis para aluguel.
“Estamos trabalhando muito próximos de empresas de construção e locadoras�, diz Woodfins. “Como fabricantes, produzimos máquinas genéricas. O que a torna uma máquina especialista é o operador. À medida que trazemos a robótica para a indústria, estamos condenados a nos tornar especialistas porque temos que entender o que o operador está fazendo.
“Uma das coisas que descobrimos é que as grandes construtoras estão dizendo: 'Bem, se você pudesse automatizar essa tarefa... em vez de usar um subcontratado, poderíamos alugar uma máquina automatizada para fazer essa tarefa e então trazer o subcontratado para fazer todo o trabalho que ainda não foi automatizado.'�
Woodfin continua, “O aluguel para eles é visto como uma grande oportunidade, e estamos desenvolvendo o número de tarefas que podemos automatizar. Hoje, estamos nos concentrando em valas e trabalhos de terraplenagem em massa e carregamento de caminhões. Então, seguiremos em frente e adicionaremos mais e mais tarefas a esse portfólio de tarefas que podemos automatizar.�
Gravis está atualmente trabalhando com Morgan Sindall e Vinci e está em negociações com as empresas Flannery e Lynch sediadas no Reino Unido, bem como com a Vesco na Suíça. “Temos trabalhado com o Exército Suíço e

a Swiss Rail também�, diz Woodfin. “Tivemos muito contato com usuários finais e empresas de aluguel, mas queremos aumentar isso.�
Quando perguntado se um módulo poderia ser transferido de uma máquina para outra em um ambiente de aluguel, Woodfin diz que esse é o objetivo de longo prazo.
“Esse é o plano. Não era algo que tínhamos pensado inicialmente, mas foi uma das coisas que as locadoras solicitaram. Não há razão para que isso não seja possível�, ele diz.
“A única coisa que você precisa fazer é certificar-se de que a estrutura do módulo já esteja instalada em cada uma das escavadeiras. O módulo robótico leva algum tempo para aprender a operar cada escavadeira. Uma vez que ele aprende a operar a escavadeira, então está tudo bem, mas o software de IA tem que operar tudo para entender como ele reage a vários controles diferentes.�
Chegando em julho
“Em julho, queremos colocar nosso módulo em ambientes da vida real e, então, buscaremos parceiros a bordo para trazer escavadeiras automatizadas para o local. Temos 25 roboticistas em uma equipe operacional para ver como integrar a robótica em suas atividades do dia a dia. Trabalharemos em estreita colaboração com essas pessoas para garantir que, quando precisarem de suporte técnico, estejamos lá para fornecê-lo, e então poderemos desenvolver juntos esses modelos operacionais que nos permitirão integrá-lo.�
Atualmente focada no mercado europeu, a Gravis tem planos de expandir para as Américas e Austrália também.
O preço do módulo deve ser de Є80.000-90.000, dependendo do hardware com o qual a escavadeira está equipada. “Parte disso é um custo recorrente de software�, diz Woodfin. “Tentamos manter o custo o mais baixo possível.
“Reconhecemos que temos que gerar valor a partir desse módulo robótico, então temos uma calculadora de valor, que demonstramos por meio de tempos de ciclo aumentados por meio de taxas de enchimento de caçamba, taxas de utilização aprimoradas e eliminação de certa mão de obra no local. Podemos obter a recuperação desses custos de tecnologia semanalmente.�
Para ajudar a atingir seus objetivos, a Gravis Robotics está colaborando com vários parceiros, incluindo a Moog Construction, a empresa por trás de muitas das tecnologias autônomas usadas em equipamentos de construção hoje. De acordo com a Moog Construction, ela está “aumentando sua expertise em controle de movimento de precisão, segurança funcional e design de sistema integrado ao desenvolver funcionalidade automatizada para a indústria da construção, enquanto a Gravis Robotics aplica sua expertise em fusão de sensores, percepção ambiental, teleoperação avançada, visuais de realidade aumentada e navegação autônoma para transformar grandes máquinas de construção em robôs móveis autônomos.�
Na Bauma 2022, a Moog Construction e a Gravis Robotics equiparam juntas uma escavadeira móvel Menzi Muck com a capacidade de cavar valas roboticamente com base em entradas fornecidas por um operador de um local remoto. O operador poderia definir o comprimento da vala, inclinação, etc., e a escavadeira concluiria a tarefa.
Os parceiros acreditam que esses recursos e muito mais levarão a próxima geração de máquinas de construção a novos níveis de conectividade, produtividade e segurança.
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