A ascensão da robótica de construção

Quando pensamos no termo robô, geralmente nos referimos às representações humanóides em programas de TV e filmes, mas a definição de robôs em um canteiro de obras não é tão clara.

Exosistema de Built Robotics em funcionamento (Foto: Built Robotics)

Na última década, a indústria de robótica desenvolveu inúmeras soluções robóticas para automatizar processos e agilizar projetos.

A Canvas, com sede nos Estados Unidos, desenvolveu um robô de acabamento de drywall, enquanto o robô da Okibo fornece aplicações de pintura e revestimento. A Boston Dynamics, por outro lado, liderou o caminho com mais soluções de robótica móvel – como ‘Spot the Dog’ e seu robô humanóide baseado em pesquisa ‘Atlas’.

O que é um robô?

Em termos de construção, um robô é geralmente entendido como uma máquina que opera de forma autônoma, fazendo um trabalho específico (e geralmente repetitivo).

Os robôs na construção têm papéis vastos e variados com soluções que visam a pré-construção até a adição dos toques finais a um projeto. Apesar das possibilidades que a robótica tem, Erol Ahmed, diretor de comunicações da Built Robotics, acredita que a definição de robôs é muitas vezes mal interpretada quando se trata de construção.

Ele diz: “Quando imaginamos robôs, pensamos em máquinas semelhantes a humanos com o conjunto completo de capacidades de uma pessoa. Quando se trata de construção, os robôs realmente significam autonomia e tecnologias assistivas que ajudam trabalhadores qualificados a realizar um trabalho com mais segurança, produtividade e precisão.

“Estes podem ser pequenos dispositivos, máquinas personalizadas ou atualizações de pós-venda para equipamentos existentes, como o Exosystem da Built Robotics. Os robôs assumem todas as formas e formatos.”

David Burczyk, líder de robótica de construção na Trimble (Foto: Trimble)

Para David Burczyk, líder em robótica de construção da Trimble, um robô tem um significado um tanto semelhante. Ao fazer a pergunta ‘como você define o que é um robô?’, Burczyk faz uma pausa, apesar de trabalhar na indústria há mais de dez anos. Isso parece demonstrar que a robótica percorreu um longo caminho apenas nos últimos anos e o desenvolvimento não mostra sinais de desaceleração.

“É interessante porque temos nossas estações totais e nos referimos a elas como estações totais robóticas”, diz Burczyk. “Adotamos uma abordagem em que uma estação total mecânica tradicional tinha duas pessoas operando-a – então tínhamos uma pessoa no instrumento e outra com o bastão de layout – e essas duas estavam se comunicando para fazer suas medições de pesquisa. Para nós, isso se tornou um robô.

“Pegamos um trabalho de dois homens e o transformamos em um operador. Não está necessariamente se movendo com pernas ou rodas ou qualquer coisa dessa natureza, mas está agindo de forma robótica, tornando-se um colega de trabalho no local de trabalho.”

Tanto Ahmed quanto Burczyk concordam que uma abordagem de ‘tamanho único’ para a definição de robótica na construção não captura totalmente a magnitude das possibilidades que a tecnologia possui.

Construção automatizada

A robótica pode desempenhar um papel em uma variedade de tarefas no local, mas a automação é o que a diferencia de outras tecnologias. A automatização de processos de construção é algo que estamos começando a ver cada vez mais – especialmente em projetos urbanos maiores, onde tempo e dinheiro são obstáculos. A automação tem o potencial de realizar tarefas perigosas e prejudiciais que os trabalhadores da construção frequentemente enfrentam, reduzindo assim as mortes de trabalhadores.

Matthew Johnson-Roberson, diretor do Robotics Institute da Carnegie Mellon University, vê a tendência contínua de automação nas cartas para o futuro da robótica. Ele vê a tecnologia se desenvolvendo para subtarefas e mais escalabilidade em termos de confiabilidade enquanto diminui os custos.

Burczyk, da Trimble, conversou com quem está no terreno e descobriu que se trata de investir dinheiro em um produto que pode ser usado repetidas vezes e que realmente agrega valor a um projeto. “O que ouvimos ao falar com nossa base de clientes é que eles realmente querem automatizar os processos. Os empreiteiros gerais que estão usando scanners a laser estão recebendo orçamentos que já possuem para documentar a construção com scanners a laser.

“Normalmente, nesses aplicativos hoje, eles têm a oportunidade de chegar ao local de trabalho, capturar uma digitalização e pronto. Ao pegar o mesmo orçamento e investi-lo em robótica, eles agora têm a capacidade de levar os dados desde o início do projeto até o final do projeto – capturados quantas vezes quiserem. Isso está abrindo uma nova fronteira para que eles obtenham algumas análises de dados e tenham novos insights sobre o projeto que eles simplesmente não tinham antes.”

A empresa de pesquisa de mercado IDTechEx diz que a mobilidade autônoma é uma das partes mais importantes da autonomia do robô. Com a crescente demanda por soluções autônomas em vários setores, incluindo a construção, a empresa conclui que a mobilidade autônoma terá um crescimento sem precedentes.

soluções de co-desenvolvimento

Em outubro de 2020, a Trimble anunciou uma aliança estratégica com a Boston Dynamics para co-desenvolver uma solução para trazer a robótica para a indústria de construção civil.

Para coletar dados de construção no local de trabalho, a Trimble tem três cargas úteis diferentes nas quais planeja se concentrar. O primeiro que a empresa com sede nos EUA lançou no mercado é a captura de realidade – o scanner Trimble X7 está sendo usado atualmente com o Boston Dynamics ‘Spot the dog’ – com planos adicionais para estações totais robóticas no futuro.

Colaboração Trimble e Boston Dynamics (Foto: Trimble)

O X7 Scanner da Trimble é um scanner a laser terrestre, que vai de diferentes posições ou pontos de referência e captura varreduras de laser AA360 de cada um desses pontos de referência.

Burczyk é uma das mentes por trás da colaboração do scanner da Trimble com o Spot. “Com o Spot, você ensina um caminho ou uma missão que deseja que ele percorra, e ele pode executar essa missão de forma autônoma, quantas vezes quiser.

“Depois de treiná-lo para onde ir, você está dizendo a ele onde é seguro operar e onde estão as áreas que deseja coletar. É ao longo desse caminho que você define esses pontos de referência e em cada ponto de referência é onde o scanner a laser funciona.”

O scanner a laser executa a mesma tarefa repetidamente, mantendo um nível consistente de coleta de dados – uma função que é repetitiva e insignificante para trabalhadores qualificados.

À medida que a robótica entrou na indústria da construção, tem havido debate sobre se isso suporta a escassez de habilidades ou incentiva a perda de empregos.

Burczyk acredita que é uma questão de colaboração. “Quando entrei pela primeira vez, há cerca de 10 anos, introduzimos as estações totais robóticas no canteiro de obras. Essa foi a primeira introdução de um robô na construção. Havia muito medo naquela época, de que você estava tirando empregos; então, à medida que foi implementado em mais fluxos de trabalho, as pessoas o viram como uma peça colaborativa e não era algo que os estava substituindo.

Johnson-Roberson, da Carnegie Mellon University, concorda com Burczyk, dizendo que a introdução de robôs no canteiro de obras exigirá trabalho em equipe. “Eu acho que a colaboração é crítica. Não há nenhum sistema completo pronto para assumir todos os elementos de construção.

“Eu digo aos trabalhadores que pensem em fazer escavações sem retroescavadeira [carregadeira] ou construir prédios altos sem guindastes. É impensável. Acho que a próxima geração de todos esses tipos de ferramentas será mais inteligente e segura, além de reduzir lesões e melhorar a eficiência, o que será positivo para trabalhadores e desenvolvedores”.

Identificando gargalos

Juntamente com a apreensão em torno dos empregos, muitos estão preocupados que isso possa ser o início de robôs assumindo projetos inteiros. Ahmed, da Built Robotics, é rápido em desmascarar esse mito.

“Em vez de perguntar se os robôs assumiriam completamente o controle, deveríamos perguntar se precisamos deles para “assumir o controle”? A resposta curta é não”, diz ele.

“Devemos criar robôs de maneira pensativa e original, que é a abordagem que as indústrias de construção, mineração e agricultura vêm adotando. Em vez de tentar recriar o comportamento humano , essas indústrias identificaram seus maiores gargalos em termos de força de trabalho, produtividade e riscos, e trabalham do problema à solução. Dessa forma, criamos robôs que fazem sentido e têm valor econômico imediato, criando canteiros de obras mais seguros e eficientes.

Robô Spot da Boston Dynamics com sistema de digitalização 3D Trimble X7 (Foto: Trimble)

“No final das contas”, diz Ahmed, “os robôs são ferramentas nas mãos de trabalhadores qualificados, que decidem como e quando um robô faz sentido”.

Os robôs na construção estão provando ser ferramentas eficazes que estão sendo bem-vindas por trabalhadores e empreiteiros. A Built Robotics diz que treinou trabalhadores qualificados para se tornarem “Operadores de Equipamentos Robóticos” (REOs). Ahmed acrescenta que isso mantém os trabalhadores envolvidos com os últimos avanços em autonomia e permite que eles gerenciem os robôs da Built Robotics nos locais de trabalho.

Ahmed destaca que, ao treinar e envolver todos em como os robôs são construídos e implantados, podemos garantir que as pessoas e as máquinas trabalhem juntas de forma a fazer crescer a indústria da construção, o que beneficia a todos em todos os níveis.

Ele diz: “Esta abordagem nos permite superar os equívocos comuns sobre robótica e nos mantém focados em aplicações práticas e de bom senso de tecnologias avançadas – algo que tem e continuará a crescer no setor de construção”.

Como diz Ahmed, superar os equívocos em torno da robótica na construção é um ponto de partida fundamental para sua adoção no futuro. Enquanto alguns estão apreensivos sobre se a robótica é o caminho a seguir, existem outras empresas do setor que estão fazendo grandes progressos para garantir que façam parte do futuro.

A fabricante norte-americana de elevação e manuseio de materiais Terex comprou recentemente a empresa de robótica Apptronik com planos de co-criar aplicações robóticas potenciais para produtos Terex. A empresa de tecnologia é especializada no desenvolvimento de soluções robóticas móveis versáteis.

Os cofundadores da Apptronik trabalharam em sistemas avançados centrados no ser humano , incluindo o NASA Valkyrie Robot para o DARPA Robotics Challenge. Outros projetos da Apptronik incluem o Astra, um robô humanóide de parte superior do corpo compactado em uma forma pequena, permitindo que seja colocado em qualquer plataforma de mobilidade e, mais recentemente, o Apollo, um humanóide versátil apoiado pela NASA projetado para escalar e aplicar a inúmeras aplicações .

À medida que continuamos a ver mais soluções robóticas chegarem ao mercado, há esperança de que elas possam começar a resolver alguns dos desafios que a indústria da construção enfrenta - seja a escassez de habilidades ou o aprimoramento de medidas de saúde e segurança - e talvez chegue um momento em que soluções robóticas são tão úteis em nossos projetos quanto outros equipamentos.

Primeiro robô de instalação de painéis solares em campo O robô de instalação de painéis solares, Solar Trax 824, é o primeiro robô de produção no campo que instala painéis solares. A máquina da Bailey Cranes pode levantar painéis de 8 polegadas de altura e atravessar 24 polegadas para lidar com a maioria dos projetos de campo solar. A empresa por trás do robô diz que a máquina base é acionada por esteiras, proporcionando um alto grau de tração e capacidade de terreno. Projetado para terrenos acidentados e declives elevados, diz-se que o conjunto superior se nivela automaticamente para maior estabilidade e facilidade de colocação do painel. O robô funciona por meio de funções hidráulicas que incluem Movimento Programado, que combina várias etapas, como “Levantar à Esquerda”, que eleva os painéis da posição central, desloca-se lateralmente até a estrutura de suporte e abaixa-a no lugar. Outras funções incluem “Home”, que retorna a bandeja para a posição central para recarregar e “Drive-Increment”, que impulsiona a máquina para frente na distância exata para a instalação dos próximos 4 painéis. Bailey Cranes diz que, ao incorporar sistemas de visão da indústria de veículos autônomos, permite que o robô localize com precisão os painéis solares na estrutura de montagem.