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Suíça avança no aprimoramento tecnológico de drones para operações de busca e resgate

Suíça – Pesquisadores e equipes de resgate na Suíça fazem progresso no campo de drones autônomos. A polícia e os serviços de emergência em países como a Grã-Bretanha, Estados Unidos e Austrália estão confiando cada vez mais em aeronaves não tripuladas, equipados com câmeras térmicas e outros sensores de alta tecnologia para monitorar suas costas, encontrar pessoas perdidas ou até mesmo resgatar animais em situações de risco, como incêndios florestais.

Na Suíça, a operadora de resgate aéreo Swiss Air-Rescue Rega já vem testando um drone que é capaz de encontrar pessoas desaparecidas ou em dificuldade nos Alpes. (Leia a matéria).

Conheça o operador de resgate suíço Rega e seu projeto de drone para busca de pessoas desaparecidas. Foto: Rega.

A Rega, organização sem fins lucrativos, sustentada por 3,5 milhões de doadores, é amplamente utilizado na Suíça e está cada vez mais sendo empenhada na medida em que as pessoas se aventuram nas montanhas. Ano passado realizaram o resgate de 31 pessoas por dia e que receberam assistência médica.

O novo drone de dois metros de comprimento da Rega está equipado com câmeras, sensores para detectar telefones celulares, sistema anticolisão e um algoritmo desenvolvido pelo Instituto Federal de Tecnologia de Zurique (ETH), que permite que o drone vasculhe amplas áreas e reconheça autonomamente pessoas no solo.

Operadores treinados pela Rega determinam a área exata onde o drone deve procurar e iniciam o aparelho manualmente. Assim que o drone detecta um humano no solo, ele manda um sinal aos operadores a quilômetros de distância, que decidem se mandam uma equipe de resgate.

A Rega é discreta sobre o custo do investimento e insiste que o aparelho não vai substituir seus serviços existentes. Ao contrário, servirá para expandir as operações convencionais. Por exemplo, será utilizado em casos em que o helicóptero precise permanecer em solo por causa de má visibilidade, ou então apoiar buscas realizadas por cães.

Vale dos Drones

A máquina voadora da Rega é um dos últimos – e mais concretos – exemplos de um drone que voou dos laboratórios para as operações do dia a dia. Ao longo dos últimos 15 anos a Suíça se tornou líder em pesquisa e desenvolvimento de drones. Um assim chamado “vale dos drones” emergiu entre Lausanne e Zurique, com mais de 80 empresas gerando mais de 2.500 empregos.

Suiça avança no aprimoramento de drones para operações de busca e resgate. Foto: REGA.

Para agregar as pesquisas suíças nessa área, foi fundado em 2010 o Centro Nacional de Competência em Pesquisa Robótica (NCCR na sigla em inglês), estabelecido pela Fundação Nacional Suíça de Ciências para desenvolver “tecnologia robótica nova, orientada aos humanos, para melhorar nossa qualidade de vida”.

Davide Scaramuzza da Úmbria, Itália, lidera as pesquisas do NCCR sobre robótica de resgate. A equipe dele na Universidade de Zurique criou algoritmos e desenvolveu drones autônomos equipados com câmeras e sensores muito menores do que os do drone da Rega e que não utilizam GPS. Isso significa que podem ser utilizados em situações como terremotos, onde podem entrar e rapidamente explorar prédios em busca de sobreviventes, tudo operado à distância.

Mas para que os drones de resgate se tornem mais amplamente utilizados, seus criadores ainda precisam solucionar alguns problemas-chave: como fazer que voem autonomamente mesmo sem ter a referência de uma linha de visão, serem mais reativos a obstáculos e também serem menos volumosos, enquanto carregam câmeras e sensores, o que consome muita energia.

Mais rápidos e ágeis

Um dos maiores desafios é criar drones rápidos que cobrem longas distâncias, diz Scaramuzza, que coordena o grupo de robótica e percepção da universidade.

Drones tem uma bateria de vida limitada – de 20 a 30 minutos de tempo de voo – assim quanto mais área eles conseguem cobrir, maior a chance de sucesso da missão, ele explica. “Se você quer que um drone explore a usina nuclear de Fukushima, por exemplo, você provavelmente precisaria de um drone com uma bateria que durasse de três a quatro horas”.

Resistência e alcance ainda são um problema para o novo drone da Rega. O robô voador de 17 quilos é alimentado por uma bateria de duas horas de duração. Logo será substituída por um mecanismo interno de combustão, permitindo voos mais longos, e deverá estar operacional em 2021.

Para tentar melhorar a velocidade e agilidade dos drones, Scaramuzza e o seu time, baseado em Zurique, equiparam seus aparelhos com câmeras que percebem eventos, que são úteis para evitar obstáculos. Ao invés de gravar imagens ou vídeos em quadros, uma “câmera de eventos” produz um fluxo de pontos de dados sempre que um pixel da câmera detecta uma mudança na luminosidade do ambiente. Essas alterações correspondem a movimentos ou outras inquietações nos arredores.

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E os resultados são ultrarrápidos. Nesse verão um pequeno drone com uma câmera de percepção voando à velocidade de dez metros por segundo conseguiu desviar de um objeto em apenas 3.5 milésimos de segundo.

“Câmeras de percepção podem ver as coisas 10.000 vezes mais rápido do que uma câmera padrão”, disse Scaramuzza. “A princípio isso significa que você pode voar dez vezes mais rápido do que com uma câmera padrão”.

Sua equipe desenvolve a agilidade dos drones de outras maneiras. Eles trabalharam com a gigante de tecnologia norte-americana Intel para construir um drone com um algoritmo de navegação que permite a ele fazer em alta velocidade retornos e truques usando apenas as referências dos sensores de bordo.

Os pesquisadores criaram até mesmo drones autônomos capazes de se “dobrarem” para passarem espremidos por espaços pequenos. “Tivemos um drone que era capaz de entrar em um quarto pequeno, parcialmente destruído, entrando pelo lado de fora através de uma pequena fresta e achar a saída usando câmeras”, disse. Esse equipamento foi demonstrado à Cruz Vermelha e a times de busca e resgate em Berna no começo do ano.

Como um pássaro e portátil

No Instituto Federal Suíço de Tecnologia de Lausanne (EPFL) cientistas também estão trabalhando para melhorar a agilidade, tempo de voo e velocidade dos drones das próximas gerações.

Pesquisadores da EPFL recentemente apresentaram um drone com formato de pássaro inspirado no falcão açor, com asas móveis com penas e cauda, que permitem ao robô virar ou voar mais rápido e lentamente.

“Essa enorme agilidade permitiria voar em cidades e rapidamente ao redor de prédios ou em florestas. Isso é muito importante para missões de resgate ou de inspeção”, explicou Dario Floreano, chefe do laboratório de Sistemas Inteligentes da EPFL. No próximo estágio, o time planeja incorporar inteligência artificial para permitir que o drone voe parcialmente autônomo.

Uma outra linha de pesquisa busca melhorar a utilização e segurança dos drones para mitigar acidentes. “Drones-gaiola” resistentes a colisões – comercializados pela Flyability, firma que surgiu da EPFL – já foram utilizados em operações de busca e resgate. Outra empresa, a Dronistics, está desenvolvendo drones como o “PackDrone”, que pode ser dobrado e carregado em uma mochila. Eles testaram-no nas montanhas da República Dominicana.

“Com o PackDrone comprovamos a capacidade de entregar um kit de emergência a alguém isolado no topo de um prédio”, disse Floreano, que também é diretor da NCCR robótica.

Da moda à aplicação

Em 12 anos, o programa da NCCR já investiu cerca de CHF 10 milhões (USD 11 milhões) em robôs de resgate desde o seu lançamento. Isso é dinheiro “bem gasto” se você olhar o número de subprodutos e de cientistas envolvidos, gerando “pelo menos cinco vezes mais dinheiro e empregos”, argumenta Floreano.

Mas especialistas reconhecem que por hora o mercado de drones de resgate permanece sendo um nicho complicado de se entrar. Apesar do grande número de novas companhias na Suíça, poucas se especializam em drones de resgate.

“O mercado mais rentável para os drones é primeiramente o de inspeção de pontes e linhas de transmissão elétrica, depois o de agricultura e segurança e vigilância – do qual busca e resgate é um subsetor – e entretenimento”, explicou Scaramuzza. “Nenhuma empresa se especializa em busca e resgate. É um projeto lateral para eles”.

Flyability se destaca nesse campo de especialidade. Ela se especializa na inspeção e exploração de espaços fechados e inacessíveis e tem centenas de clientes em mais de 50 países. A tecnologia drone recentemente ajudou cientistas a alcançar as profundezas de algumas das cavernas de gelo na Groenlândia. “Eles têm o produto mais apropriado para busca e resgate, mas é pilotado por humanos”, disse Scaramuzza.

Outra empresa suíça que alcançou sucesso comercial é a parceria suíço-americana sem fins lucrativos WeRobotics. Lançada em 2015, a rede de pesquisa Flying Labs auxilia comunidades de países de baixa-renda a obter acesso à tecnologia e ao treinamento necessários para utilizar drones em operações de defesa civil e esforços de desenvolvimento sustentável. A rede, que está presente em vários países da África, bem como da América Latina e Ásia, usa drones para mapear e monitorar território, entregar mantimentos e medicamentos e ajudar em esforços de busca e resgate.

O projeto Rega pode ser uma exceção, até porque, como Floreano admite, equipes de emergência e especialistas ainda não compreendem completamente a utilidade dos robôs de resgate, que podem parecer excessivamente complexos.

“Equipes de resposta a desastres têm que lidar com tantas coisas em um pouco espaço de tempo quando acontece um desastre, então ainda não é tão óbvio para eles utilizar drones, o que adiciona ainda mais complexidade”, complementou.

Ele também vê muita modinha e desinformação ao redor do que robôs podem fazer. “Busca e resgate e operações de defesa civil são aspirações nossas, certamente algo que almejamos até mesmo quando estamos desenhando os robôs. Mas é algo muito desafiador. Há uma grande lacuna e muito trabalho a fazer” ele adiciona.

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Conheça o operador de resgate aéreo suíço Rega e seu projeto de drone para busca de pessoas desaparecidas

Suíça – Fundada em 27 de abril de 1952, a Swiss Air-Rescue Rega é um serviço de resgate aéreo privado sem fins lucrativos que depende de financiamento voluntário para manter suas operações. Sua sede fica em um hangar no Aeroporto de Zurique, no município de Kloten.

A Rega não recebe assistência financeira de nenhum governo. Tem como missão lidar com acidentes de inverno, acidentes rodoviários, ocupacionais e alpinos na Suíça e em Liechtenstein. Também realiza numerosos voos de transferência inter-hospitalares, transporte de órgãos, sangue, medicamentos e equipes médicas.

Além disso, são especialistas em resgates em avalanches e fendas de geleiras, evacuações em teleféricos, acidentes de mergulho, serviço de busca e salvamento de aeronaves (SAR), busca de pessoas desaparecidas, resgate em cavernas e combate a incêndios.

Frota

A Rega trabalha 24 horas por dia, 365 dias por ano, e opera 19 helicópteros e 3 jatos ambulância. A frota de helicópteros compreende 7 helicópteros Airbus H145 nas bases de Zurique, Basileia, Berna, Lausanne e St. Gallen, e 11 helicópteros AgustaWestland (Leonardo) nas bases montanhosas de Untervaz, Locarno, Erstfeld, Samedan, Wilderswil, Mollis e Zweisimmen.

Além disso, a Rega opera um helicóptero Airbus H125 para treinamento. Possui três jatos ambulância Bombardier Challenger 650, com uma maca multifuncional especialmente projetada e uma cabine mais leve e melhor à prova de som. Os aviônicos de última geração no cockpit permitem que os pilotos da Rega selecionem rotas de voo que economizam tempo e combustível.

Números

O Centro de Operações da Rega realizou um total de 17.124 missões em 2018, 7,3% a mais do que em 2017. Em média, isso equivale a cerca de duas missões por hora (dia e noite). As equipes da Rega atenderam 11.579 pacientes (+ 7,3%), o que corresponde a aproximadamente 32 pacientes por dia.

Com 980 missões (+10,8%), os jatos ambulância da Rega também voaram mais. Em média, a Rega realizou quatro missões por dia usando uma aeronave de asa fixa.

Doadores e Receita

A Rega recebeu 47.000 doadores adicionais no final de 2018, o que equivale aproximadamente à população da cidade de Thun. Atualmente, 3.483.000 doadores apoiam a Rega. Em 2018, a receita operacional da Rega totalizou CHF 166,2 milhões (Franco Suíço), enquanto as despesas operacionais atingiram CHF 164,1 milhões.

Isso deu um resultado operacional positivo de CHF 2,0 milhões. O resultado anual foi de CHF 2,8 milhões. No ano passado, a Rega investiu sobretudo na modernização da frota e em projetos de TI de grande escala. Em linha com seus objetivos estratégicos, a Rega é quase 100% autofinanciada e não precisa de capital externo para financiar seus investimentos.

Drone para busca de desaparecidos

No último ano e meio, a Rega está trabalhando em seu próprio projeto de drone. No futuro, o drone Rega deverá ser utilizado em missões de busca de pessoas desaparecidas, feridas ou doentes para complementar os recursos convencionais – por exemplo, se o helicóptero tiver que permanecer no solo devido à pouca visibilidade.

Só no ano passado a Rega realizou operações de busca por pessoas desaparecidas em cerca de 160 ocasiões, porque havia boas razões para acreditar que uma pessoa precisava de ajuda.

Atualmente não existe um sistema de drone no mercado que atenda a todos os requisitos da Rega. Em particular, não é possível operar um drone relativamente pequeno, leve e flexível a uma distância de vários quilômetros e por várias horas sem contato visual com o piloto do drone, por isso iniciaram um desenvolvimento próprio em colaboração com parceiros adequados.

Durante uma missão de busca, ele voa a uma altura de 80-100 metros acima do nível do solo e, usando a navegação por satélite, examina áreas de busca de maneira precisa e autônoma seguindo uma rota predefinida. Também é capaz de detectar e evitar, independentemente, outras aeronaves ou obstáculos, como helicópteros e cabos aéreos.

Isso é possível graças aos sistemas anticolisão, associados a inúmeros dados armazenados no computador de bordo do drone, como os modelos digitais dos bancos de dados de terreno e obstáculos. O drone não é implantado em regiões densamente povoadas ou nas proximidades de aeroportos ou aeródromos.

Vários sensores a bordo do drone permitem localizar pessoas desaparecidas. Os sinais das câmeras infravermelhas e da luz do dia são categorizados em tempo real a bordo do drone, com o auxílio de um algoritmo de autoaprendizagem. Este software está sendo desenvolvido em colaboração com o ETH Zurich.

Se, com base no padrão de pixel das imagens, o algoritmo “presume” ter localizado uma pessoa, o drone imediatamente retransmite essa informação para o operador no solo. Também está prevista a utilização de uma função integrada de rastreamento de celulares para procurar pessoas feridas ou doentes. Isso permite que o drone Rega localize um telefone celular em uma área desabitada a uma distância de várias centenas de metros e, assim, muito provavelmente, também encontre seu dono.

O protótipo deste dispositivo está sendo testado em colaboração com a polícia, que são responsáveis ​​por buscas de emergência por pessoas desaparecidas. Aqui é dada especial atenção à proteção de dados sensíveis.

O drone como um auxílio suplementar

Mesmo que o drone não seja tripulado e possa voar autonomamente, ele ainda precisa de uma equipe bem treinada, composta por um operador e um piloto, para coordenar a busca com as várias equipes de resgate e implantar o drone com eficiência.

Em certos casos, o drone será uma ajuda suplementar útil, mas nunca substituirá completamente o helicóptero Rega e sua tripulação. Se a busca por uma pessoa doente ou ferida for bem-sucedida, um helicóptero Rega ou outra forma de resgate ainda será necessária para recuperar a pessoa ou levar assistência médica para o local do incidente.

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