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Notícias / Inovação

NASA concede prêmios de inventores no desafio do robô espacial

Saiba como uma dupla de engenheiros da GE arrebatou a Nasa

Redação - 1/09/2017 - 09:06:11

O R5 Valkyrie da Nasa é um robô humanoide projetado para funcionar em ambientes onde os terrestres não podem nem pisar
Fonte: GE Reports

Imagine uma tempestade desabando no deserto marciano, destruindo tudo pelo caminho. Quando o vento para, um robô lentamente se aventura para fora da estação onde fica e entra na poeira deixada pela tempestade, abrindo caminho entre rochas e destroços. Ele monta um painel solar e ajusta uma antena, fornecendo energia para a estação e melhorando sua conexão com a Terra. Então, ele volta para dentro, onde detecta um vazamento e o remenda, tornando o ambiente seguro para habitantes humanos.

O cenário pode até parecer ficção, mas seres humanos estão se preparando para visitar o planeta vermelho. Quando chegarem lá, eles provavelmente deixarão robôs aqui para cuidar das coisas enquanto estiverem fora. É por isso que o recente desafio de robótica espacial da Nasa, o Space Robotics Challenge, pediu que programadores desenvolvessem o melhor método para controlar um robô R5 Valkyrie da Nasa a 225 milhões de quilômetros de distância. Robô humanoide projetado para funcionar em ambientes fatais para o ser humano, o R5 Valkyrie é compacto, branco e revestido de plástico.

Embora as apostas em jogo no concurso da Nasa não fossem exatamente de vida ou morte, elas eram altas: os vencedores receberiam US$ 1 milhão em prêmios, a oportunidade de trabalhar com robôs Valkyrie reais e o merecido direito de se gabarem.

 

Os engenheiros Shiraj Sen (esquerda) e Steven Gray (direita), da GE, trabalharam ao longo de noites e fins de semana para criar um método para controlar um dos robôs. Seus esforços valeram a pena: o time deles, o Walk Softly, ficou em segundo lugar no recente Space Robotics Challenge da Nasa. Crédito: Walk Softly.
 

A competição atraiu 405 times de 55 países, inclusive grupos de algumas das principais faculdades de engenharia do mundo. Algumas equipes tinham dezenas de integrantes e gastaram centenas de dólares, mas — no final — os concorrentes mais fortes foram alguns dos mais enxutos. O vencedor, Coordinated Robotics, era um time de um homem só, de Newbury Park, Califórnia, Estados Unidos. O segundo lugar foi para o Walk Softly, formado por uma dupla de engenheiros da GE no norte do estado de Nova York.

O líder do time Walk Softly foi Steven Gray, engenheiro-chefe de robótica na GE Global Research em Niskayuna, Nova York. O nome da equipe é um trocadilho com a uma famosa exortação do ex-presidente americano Theodore Roosevelt: “Speak softly and carry a big stick” (fale manso e carregue um porrete grande). Neste caso, o “porrete grande” foi a experiência de anos do time trabalhando com robôs. Quanto a falar manso, a equipe — que incluiu Shiraj Sen, colega de Gray — manteve-se discreta nos fóruns da competição, optando por não contar vantagens sobre sua abordagem.

Mas o silêncio do Walk Softly escondia uma determinação acalorada. Antes de ir para a GE, em maio de 2016, Gray competiu no renomado desafio de robótica DARPA, em que os competidores tentaram criar robôs que pudessem funcionar em ambientes muito perigosos para seres humanos. Sua equipe não se classificou. “Não fiquei feliz com isso”, lembra ele, destacando que, quando o concurso da Nasa foi anunciado, sentiu que seria uma chance de tentar de novo.

Em agosto de 2016, Sen e Gray começaram a trabalhar na inscrição. Eles começaram com pouco mais do que seus conhecimentos e habilidades e muito café, ocupando um quarto na casa de Gray.

O primeiro desafio foi criar um software que permitisse que um robô tivesse autonomia para apertar um botão para abrir uma porta, entrar e interpretar luzes em um painel de controle. No final de janeiro de 2017, a Nasa selecionou Sen e Gray entre os 20 finalistas, o que significava que eles teriam mais quatro meses para inventar um método final de programar e controlar um Valkyrie, de modo que o robô concluísse suas tarefas em um ambiente marciano. “Praticamente abrimos mão de nossos fins de semana”, conta Sen.

O objetivo do desafio era criar um sistema de automação ou teleoperação para ajudar o robô R5 Valkyrie, da Nasa, a realizar tarefas em uma simulação de posto avançado em Marte. Essas tarefas incluíam ajustar uma antena de satélite, montar uma matriz solar e consertar um vazamento de ar em uma estação. Crédito: Walk Softly.

 

O emprego de Gray e Sen os ajudou em sua jornada. Na GE, a dupla programa robôs para que façam manutenção em refinarias e outras instalações para as quais seria caro ou perigoso mandar humanos. “Nossa experiência profissional nos ajudou a evitar armadilhas, mas estávamos trabalhando em tempo integral em vários projetos, então encontrar tempo para trabalhar neste foi um desafio”, diz Sen.

Em um certo sentido, a falta de tempo talvez os tenha ajudado. Ao invés de tentarem automatizar completamente o robô, eles apenas o treinaram para fazer algumas coisas com autonomia — como girar uma válvula ou ajustar seu centro de gravidade. Para atividades mais complexas, um humano assumia as operações.

Esse misto de autonomia e controle surgiu a partir da experiência de Gray e Sen em programação. Soluções inteiramente autônomas, nas quais o robô opera completamente por conta própria, são “frágeis”, segundo Gray, e podem rapidamente se deteriorar quando algo inesperado acontece. Por exemplo, se um robô está programado para seguir um caminho que vira para a esquerda, ou pegar uma pasta em uma mesa, ele pode ficar desorientado se o caminho virar para a direita ou se a pasta não estiver lá. Isso foi crucial no desafio da Nasa, que mudava aleatoriamente detalhes, como a topografia ou a posição de itens essenciais, a cada rodada.

A Nasa criou seu desafio de forma que incluísse variáveis — uma virada inesperada ou um objeto ausente, por exemplo — que poderiam confundir sistemas robóticos totalmente autônomos. Crédito: Walk Softly.

 

Alterar detalhes foi apenas um dos muitos recursos implementados pela Nasa para garantir que as coisas dessem errado com frequência. Para começar, a agência instituiu uma defasagem de até 20 segundos na comunicação, o que significa que sempre havia um atraso perturbador entre o momento em que o time enviava um comando ao robô e quando ele era realizado. Também havia uma ampla variedade no volume de banda disponível aos competidores. Às vezes, eles conseguiam enviar informações a seus robôs a 16 kilobytes por segundo, mas, em outras, a velocidade caía para parcos 64 bytes por segundo. Ou seja, ocasionalmente, o robô ficava quase fora do controle dos programadores. No entanto, a capacidade de conduzir operações semiautônomas fez com que o robô de Gray e Sen conseguisse continuar funcionando, mesmo quando estava fora de alcance.

A segunda colocação do time Walk Softly lhe dá a oportunidade de passar duas semanas trabalhando com um robô Valkyrie de verdade. Eles querem levar junto alguns colegas da equipe de robótica e inteligência artificial da GE Global Research para ajudá-los a testar algumas de suas inovações em telerrobótica. “Esperamos que isso leve a mais parcerias com a Nasa”, afirma Sen.

Para aumentar ainda mais a dificuldade, a Nasa colocou uma defasagem de até 20 segundos na comunicação, entre o momento em que o time dava um comando e o momento em que o robô reagia a ele. Crédito: Walk Softly.

 

A dupla também recebeu US$ 100 mil pelo segundo lugar. “Essa parte vai ser dividida igualmente entre mim, Shiraj e a Receita Federal”, ri Gray. Mas, no final das contas, grande parte do prêmio foi a oportunidade de conhecerem outros entusiastas da robótica, tanto os concorrentes como os organizadores da competição. “É divertido ver todos os jeitos diferentes com que os times abordaram os mesmos problemas”, afirma Gray. “Há tantas respostas corretas.”

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