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Os estudantes Tales Coutinho Moreira, Felipe da Silva Rimena, Artur Pereira Scachetti, Arthur Silva de Albuquerque e Pietro Marson Grandi atuam no projeto de robótica aquática (Crédito da imagem: Arquivo pessoal)
Algoritmos capazes de coordenar frotas de embarcações, mapear o fundo de rios e lagos e localizar resíduos sólidos na superfície da água estão sendo desenvolvidos no Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação (ICMC) da USP, em São Carlos. A iniciativa é coordenada pelo professor Matheus Machado dos Santos, que está estruturando uma linha de pesquisa em robótica aquática no Laboratório de Robótica Móvel.
O trabalho reúne estudantes de diferentes níveis de formação. O mestrando Tales Coutinho Moreira, por exemplo, desenvolve um sistema de controle de frotas que atuará de maneira cooperativa durante o mapeamento inteligente do fundo aquático. O estudo deu origem a um artigo científico que será apresentado no Simpósio Brasileiro de Robótica (SBR), realizado em João Pessoa, de 23 a 25 de novembro.
Outro projeto, desenvolvido pelo pós-graduando Leonardo Zaniboni Silva, utiliza visão computacional e inteligência artificial (IA) para identificar resíduos sólidos na superfície da água. A câmera instalada no barco deverá registrar os objetos, enquanto os algoritmos serão responsáveis por detectá-los, estimar a distância em que se encontram e determinar sua localização. O objetivo é que, ao final do percurso, a embarcação produza um mapa dos resíduos encontrados na área navegada. A tecnologia poderá contribuir para o monitoramento ambiental de rios, lagos e represas, além de auxiliar na definição de estratégias para a retirada desses materiais.
Os barcos também deverão permitir testes de navegação autônoma, percorrendo pontos estabelecidos através de GPS, sensores e algoritmos de controle. O grupo ainda estuda formas de comunicação por rádio entre diferentes robôs, possibilitando a realização de tarefas conjuntas.
Atualmente, os testes dos sistemas são realizados em um ambiente virtual de simulação. Segundo o professor do ICMC, os equipamentos para confeccionar esse tipo de embarcação são caros e de difícil acesso. “Nossa pesquisa está focada em desenvolver um barco com componentes eletrônicos, filamentos e resinas acessíveis, que sejam adequados para impermeabilizar a estrutura”, explica Matheus.
Com a impressora 3D, a equipe consegue produzir módulos de aproximadamente 25 centímetros, que foram encaixados para formar uma embarcação com cerca de 50 centímetros (Crédito da imagem: Arquivo pessoal)
Embarcações construídas pelos estudantes — Os primeiros testes de construção da embarcação já estão sendo realizados. Usando uma impressora 3D convencional, e se baseando em um modelo apresentado em um artigo publicado por pesquisadores da Nova Zelândia em 2024, os estudantes chegaram à embarcação que está sendo testada e aprimorada pela equipe.
Antes da impressão, porém, a equipe usou modelos de inteligência artificial generativa para desenhar cascos tridimensionais. Um dos estudantes está comparando os resultados produzidos pela IA com modelos disponibilizados em projetos de código aberto e com peças elaboradas manualmente em programas de modelagem 3D. Os resultados serão apresentados por Artur Pereira Scachetti no Simpósio Internacional de Iniciação Científica e Tecnológica da USP, que será realizado entre os dias 15 e 16 de outubro de 2026. “Avaliamos os modelos quanto à dinâmica do casco, do centro de massa e de sua flutuabilidade. Esses indicadores ajudaram a identificar quais estruturas são mais adequada para a construção das embarcações”, comenta o docente
Outro equipamento essencial para a robótica aquática são os sonares, que permitem realizar a medição do relevo subaquático (levantamento batimétrico). Atualmente a equipe utiliza um sonar de baixo custo, mas a ideia é adquirir um sonar de imagens acústicas de alta precisão. “Submeti uma proposta ao Edital Universal do CNPq para justamente conseguirmos adquirir equipamentos que possam aprimorar nossas pesquisas”,destaca Matheus.
A esquerda, componentes eletrônicos, a direita, GPS que será instalado no robô aquático para auxiliar na navegação e no monitoramento de sua localização (Crédito da imagem: Arquivo pessoal)
Nova linha de pesquisa no ICMC — Contratado pela USP em novembro de 2024, Matheus trouxe para o ICMC a experiência adquirida durante o mestrado, o doutorado e o pós-doutorado, períodos em que trabalhou com robótica aquática e sonares. Sua tese em Modelagem Computacional, intitulada Um método para localização de veículos subaquáticos baseado em imagens visíveis aéreas e acústicas subaquáticas, abordou a combinação de informações obtidas por diferentes sensores para estimar a localização de robôs subaquáticos a partir de imagens acústicas e aéreas.
A chegada do pesquisador ampliou as áreas de atuação do Laboratório de Robótica Móvel, que já desenvolvia trabalhos com robótica terrestre e aérea. “A robótica aquática complementa as outras linhas do laboratório. Muitos alunos têm nos procurado porque se interessam pela possibilidade de desenvolver os sistemas e acompanhar os resultados em experimentos de campo”, afirma.
Os próximos passos incluem realizar testes na água e consolidar a infraestrutura necessária às pesquisas. O professor também pretende ampliar a formação de estudantes na área e desenvolver soluções voltadas a problemas ambientais e sociais. “Não queremos desenvolver um barco apenas pelo desenvolvimento tecnológico. Buscamos atender a algum problema existente na sociedade, especialmente na área ambiental, e colaborar com prefeituras e órgãos públicos”, ressalta.
A equipe explora o uso de inteligência artificial generativa para criar e aperfeiçoar o design das peças a partir de comandos de texto (Crédito da imagem: Arquivo pessoal)
Entre as possíveis aplicações está o acompanhamento de plantas aquáticas que podem alcançar as turbinas de usinas hidrelétricas e comprometer seu funcionamento. Segundo Matheus, essa demanda foi identificada na represa de Jupiá, localizada na divisa entre São Paulo e Mato Grosso do Sul.
A tecnologia também poderá contribuir para o monitoramento de espécies. Uma possibilidade seria acompanhar regiões onde ocorreram ataques de piranhas a banhistas, como os registrados na represa do Broa, em Itirapina, no verão de 2024 para 2025.
Outra aplicação são os levantamentos batimétricos. Instalado no casco da embarcação e direcionado para o fundo, o sonar mede a profundidade em diferentes pontos. Reunidas, essas informações permitem representar o relevo subaquático, calcular o volume de água e identificar objetos submersos.
Texto: Gabriele Maciel, da Fontes Comunicação Científica
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Leia a tese do pesquisador: https://argo.furg.br/?BDTD13386
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