Advancing Accessible Underwater Robotics: The Mini-Girona I-AUV at RAMI 2025

O oceano continua sendo uma das últimas grandes fronteiras para a exploração humana, mas enviar máquinas para trabalhar lá é notoriamente difícil e caro. Durante décadas, os robôs capazes de realizar tarefas complexas debaixo d'água — como consertar tubulações quebradas ou inspecionar estruturas delicadas — foram ou dispositivos simples controlados remotamente que exigem que um humano os pilote constantemente, ou máquinas autônomas massivas que custam centenas de milhares de dólares e estão fora do alcance da maioria das universidades e pesquisadores. Esta barreira financeira manteve a robótica subaquática avançada nas mãos de poucas instituições ricas, retardando o ritmo de descoberta e inovação. O campo agora busca um meio-termo: uma máquina que seja acessível o suficiente para uso generalizado, mas inteligente o suficiente para operar por conta própria, navegando nas profundezas turvas sem uma mão humana em um joystick.

Uma equipe de pesquisadores deu um passo significativo em direção a esse objetivo com a criação do Mini-Girona, um veículo subaquático autônomo projetado para ser tanto acessível quanto capaz. Ao contrário dos robôs tradicionais, em formato de torpedo, construídos para velocidade e viagens de longa distância, esta nova máquina prioriza a agilidade e a capacidade de pairar no lugar, permitindo que realize trabalhos delicados próximos a estruturas subaquáticas. A equipe construiu o robô com foco em manter os custos baixos, visando um preço de aproximadamente US$ 50.000, uma fração do custo de veículos de pesquisa comparáveis. Para alcançar isso, integraram componentes avançados como um braço robótico para agarrar objetos, câmeras estéreo que atuam como olhos humanos para enxergar em três dimensões e computadores poderosos capazes de rodar inteligência artificial para ajudar o robô a tomar decisões por conta própria. O objetivo não era apenas construir um robô mais barato, mas criar uma ferramenta que pudesse preencher a lacuna entre controles remotos básicos e plataformas de pesquisa proibitivamente caras, abrindo as portas para que mais estudantes e cientistas possam experimentar com a automação subaquática.

O verdadeiro teste desse design veio quando a equipe inscreveu o Mini-Girona na competição RAMI 2025, um evento de alto nível realizado na marina de La Spezia, na Itália. A competição simulou uma emergência do mundo real onde a infraestrutura crítica subaquática havia sido danificada, e as equipes foram encarregadas de implantar robôs para avaliar a situação, localizar um tubo quebrado e realizar um reparo. Os desafios eram severos: a água estava turva, com visibilidade variando de apenas um a três metros, e os robôs tinham que navegar em uma área de 50 por 25 metros sem intervenção humana. As tarefas exigiam que os robôs encontrassem boias coloridas, seguissem uma tubulação, identificassem marcadores de danos e girassem fismente uma válvula para interromper um vazamento. Era um ambiente rigoroso projetado para testar os limites do que as máquinas autônomas podem fazer no mundo real, longe da segurança de um laboratório.

O Mini-Girona enfrentou obstáculos significativos logo de início. No primeiro dia da competição, altas temperaturas fizeram com que a eletrônica interna do robô superaquecesse, interrompendo sua capacidade de se comunicar e navegar autonomamente durante os dois primeiros dias. Além disso, regras de segurança rigorosas no local significaram que apenas três dos oito membros da equipe podiam entrar na área da competição, forçando um pequeno grupo a gerenciar operações complexas sob imensa pressão. Apesar desses contratempos, o design subjacente do robô provou ser resiliente. A equipe conseguiu fazer o robô funcionar bem o suficiente para garantir o segundo lugar geral na competição. Eles se destacaram especificamente em tarefas que exigiam visão e interação física, obtendo notas máximas por seu desempenho na inspeção do local e na execução da intervenção.

O sucesso do robô dependeu fortemente de como ele "via" e entendia o mundo subaquático. Em vez de depender de uma única câmera, o Mini-Girona usou duas câmeras montadas lado a lado para criar uma visão tridimensional de seus arredores, muito parecida com a visão binocular humana. Esse sistema permitiu que o robô construísse um mapa detalhado do leito marinho, identificando objetos como tubos, válvulas e boias mesmo em baixa visibilidade. O software do robô usou inteligência artificial para reconhecer esses objetos e calcular sua distância, guiando o veículo para se mover com segurança ao redor de obstáculos. Quando chegou a hora de realizar o reparo, o robô usou um braço robótico de cinco juntas para alcançar e girar uma válvula. Embora o giro final tenha sido concluído com alguma assistência humana devido aos problemas técnicos anteriores, o robô conseguiu agarrar uma vara de resgate e subir à superfície, demonstrando que a máquina pode interagir fisicamente com seu ambiente com precisão.

Os resultados da competição destacaram tanto o potencial quanto os limites atuais da robótica subaquática de baixo custo. O Mini-Giro prova que uma plataforma de baixo custo pode competir com máquinas muito mais caras em cenários complexos do mundo real, alcançando um alto nível de autonomia na navegação e detecção de objetos. O desempenho da equipe nas tarefas baseadas em visão foi particularmente forte, mostrando que a visão computacional avançada pode funcionar efetivamente mesmo nas condições desafiadoras do mar aberto. No entanto, a experiência também revelou áreas de melhoria. Os problemas de superaquecimento e as dificuldades enfrentadas pela pequena equipe ressaltam a necessidade de um melhor gerenciamento térmico e de um planejamento de contingência mais robusto para missões futuras.

Olhando para o futuro, os pesquisadores planejam refinar as capacidades do robô para torná-lo ainda mais confiável. O trabalho futuro focará em melhorar a capacidade do robô de reconstruir imagens 3D do ambiente subaquático usando aprendizado profundo (deep learning), o que poderia levar a tarefas de intervenção totalmente autônomas, sem qualquer ajuda humana. A equipe também pretende testar diferentes combinações de sensores, como parear uma única câmera com um sistema de sonar, para desenvolver formas ainda mais avançadas de fusão de dados. Ao continuar a expandir os limites do que é possível com tecnologia acessível, o projeto Mini-Girona está ajudando a democratizar a robótica subaquática, garantindo que as ferramentas necessárias para explorar e proteger nossos oceanos estejam disponíveis para uma comunidade muito mais ampla de cientistas e engenheiros.