Os maiores exemplos de avanços nas áreas da Eletrônica e da Informática surgiram inicialmente como projetos militares.
A internet é um exemplo disso e embora muitos evitem tocar nesse assunto, podemos dizer que a tecnologia militar é para as ciências o mesmo que a Fórmula 1 é para o automobilismo.
Hoje, especialmente com a robótica, a tecnologia militar vive um momento nunca visto antes. Robôs que desarmam bombas, caminhões que andam sozinhos via GPS para transporte de cargas, exoesqueletos que aumentam a força e a resistência de soldados e aviões de ataque não tripulados são alguns dos exemplos de investimento do Exército em equipamentos militares de alta tecnologia.
De longe, os Estados Unidos é o país que mais investe em defesa no mundo e possui até um órgão dedicado às pesquisas nesta área, o DARPA (Agência de Pesquisa Avançada de Projetos de Defesa). Em 2008, mesmo com a crise econômica que se espalhou pelo mundo, os norte-americanos tiveram uma despesa militar de 600 bilhões de dólares, ocupando o topo da lista em pesquisa divulgada pelo SIPRI (Stockholm International Peace Research Institute / Instituto Estocolmo de Pesquisa Sobre Paz Intenacional).
A China aparece em segundo lugar no ranking, com o valor estimado pelo Instituto de 85 bilhões de dólares, uma vez que os chineses não con rmam seus dados, que podem ter chegado, segundo uma projeção do Pentágono, ao valor real de 170 bilhões de dólares. Bem abaixo deles – mas ainda o primeiro da América do Sul – está o Brasil, que gastou no ano passado algo em torno de 23 bilhões de dólares com despesas militares, cando em 12º entre os 15 países do mundo que mais gastam com suas forças de defesa.
Mostraremos a seguir alguns projetos interessantes desenvolvidos pelos EUA que utilizam conceitos de Automação, sendo que alguns já estão funcionando em campanhas militares ao redor do mundo.
Robôs Terrestres em Combate
Se o leitor pensa que robôs nos campos de batalha são uma novidade, pense mais uma vez. Na verdade, o conceito de uma guerra com soldados autômatos é tão antigo quanto os primeiros lmes de cção cientí ca. Segundo registros, durante a Segunda Guerra Mundial, as tropas alemãs utilizavam o Goliath (Golias, em uma tradução livre), que consistia em um equipamento movido por esteiras e que possuía design bastante parecido com o dos tanques Panzer.
O Goliath era controlado por um soldado posicionado a uma distância segura com um controle remoto que era ligado ao veículo por três os: dois para movimentar as esteiras e um para os sistemas de armas, que disparava explosivos.
Além dos explosivos, o Goliath também servia para detectar campos minados, ou mesmo como uma bomba móvel. No entanto, como não existiam controladores sem o em 1944, o Goliath não possuia muita mobilidade e era facilmente incapacitado quando os os do controle eram cortados.
O robô alemão é o pioneiro da classe conhecida hoje como UGN - Unmanned Ground Vehicles.
Programa Especial
O SCR, Sistema de Combate do Futuro, é um programa do Exército norte-americano voltado para implantação de robôs nos campos de batalha para realizar tarefas consideradas perigosas tais como: entrar em prédios hostis, se locomover por campos minados, desarmar bombas, reconhecimento em solo inimigo e, até mesmo, combate.
A meta do SCR é substituir um terço dos veículos de guerra e armas do Exército por robôs até o ano de 2015.
Big Dog
Na última edição da Mecatrônica Fácil, no artigo Tipos de Movimentos de Robôs, mostramos este autômato que imita o movimento dos quadrúpedes. Um dos primeiros robôs financiados pelo DARPA, o Big Dog foi desenvolvido para servir como “mula”, carregando cargas para os militares mesmo em terrenos aci- dentados, uma vez que seus sen- sores analisam o solo onde ele está pisando.
O Big Dog mede quase um metro de comprimento, 70 cm de altura e pesa pouco menos de 110 kg, mas é capaz de carregar até 150 kg de carga mesmo subindo uma superfície com inclinação de 35º a uma velocidade de, aproximadamente, 6 km/h.
TALON
O TALON é um dos robôs pioneiros no front e já está em operação no Iraque. No entanto, o pequeno robô já foi utilizado nas operações de resgate às vítimas dos atentados ao World Trade Center, e para manipular granadas e outros artefatos explosivos na Bósnia e no Afeganistão. Equipado com vários tipos de câmeras, escutas, sensores e um braço mecânico com garra, ele se locomove por meio de esteiras e é usado para desarmar bombas.
Outra característica do TALON é que ele pesa menos de 45 kg e é dobrável, podendo ser carregado como uma mochila por um único soldado. Os controles se resumem a um monitor dividido em quatro telas, alguns botões e um joystick.
Embora seja pequeno, o robô é extremamente resistente . Comenta-se que um deles foi explodido enquanto era transportado no teto de um Humvee (famoso jipe militar fabricado pela Hummer) por cima de uma ponte, caiu no rio que passava alguns metros abaixo e, depois que os controles foram restaurados, foi simplesmente guiado para a margem. O TALON também é anfíbio.
SWORDS
Também conhecido pelo Exército dos EUA como “Robo-Soldier” o SWORDS, ou Sistema Especial de Armas, Observação, Reconhecimento e Detecção, em inglês, é uma versão mais letal do TALON, uma vez que carrega uma metralhadora M249 no lugar da garra e, pelo menos três deles já estão circulando pelo Iraque.
Da mesma forma que o seu “irmão pacífico”, o SWORDS não é totalmente autônomo e depende de um soldado para monitorá-lo e movimentá-lo. As polêmicas armas instaladas também dependem desse sistema para atirar: enquanto um soldado pressiona um botão para ativar a metralhadora, ao mesmo tempo dois outros ativam dois interruptores para que a arma abra fogo.
A versatilidade do SWORDS para carregar armamentos é a mesma do TALON para exploração, sendo que novos testes estão sendo conduzidos pelos militares para carregar desde rifles de sniper calibre .50 até mísseis antitanques.
ACER
Nem todos os robôs de aplicações militares são pequenos como o TALON. Na verdade, a tendência é justamente o contrário: utilizar robôs maiores para transporte de carga ou mesmo equipados com armas pesadas para combate.
O caso do ACER é o primeiro. Com tamanho e design semelhantes aos de um pequeno trator movido por esteiras, este robô pode ser configurado tanto com uma pá e um braço manipulador para retirada de obstáculos, como com uma extremidade para combate a incêndios ou descontaminação, uma vez que possui um tanque de mais de 1,3 mil litros para armazenar espuma ou qualquer outro produto químico utilizado para este fim.
Pesando pouco mais de duas toneladas, o ACER é impulsionado por um motor a diesel e pode chegar a uma velocidade de 10 km/h.
Crusher
Financiado pelo DARPA e desenvolvido pelo Centro Nacional de Engenharia Robótica (CNER) da Universidade Carnegie Mellon, no Estado da Pensilvânia, o Crusher é um VTNT (Veículo Terrestre Não Tripulado) e, fugindo das habituais esteiras, utiliza seis rodas e pode se movimentar de maneira autônoma, orientando-se por GPS, ou ser controlado remotamente.
O Crusher está sendo desenvolvido inicialmente como um veículo de reconhecimento para coletar dados dos campos de batalha em terrenos acidentados, mas seu projeto permite outras aplicações como transporte de material de apoio aos soldados, pois é capaz de carregar até 3600 kg de carga (e ainda assim, escalar uma parede vertical de 1,20 m).
Em 2006, começaram os testes para uma outra aplicação do caminhão-robô: o combate. A incorpo- ração de um canhão com munição calibre .50 levou o Crusher ao mesmo patamar dos UAVs utilizados hoje pelos Estados Unidos para atacar e bombardear alvos no Oriente Médio com precisão e o mínimo possível de baixas civis.
O VTNT é impulsionado por um motor turbo-diesel de 78 CV que funciona como um gerador para alimentar a bateria de 300 V feita de lítio-íon que, por sua vez, está ligada a seis motores elétricos, um para cada roda, que podem desenvolver 282 CV. São estes motores que permitem ao Crusher se locomover de maneira totalmente silenciosa em uma dis- tância de 3 a 16 km, dependendo da velocidade.
As medidas do Crusher também impõem respeito: o caminhão-robô tem mais de 5 metros de comprimento; 2,6 m de largura; 1,5 m de altura, pesa quase seis toneladas e cada roda tem mais de um metro de diâmetro.
Mesmo com grandes dimensões, o veículo pode chegar à velocidade máxima de 42 km/h em 7 segundos e um avião de carga de grande porte, como o C-130, pode carregar dois de uma vez.
Veículos Aéreos
Também chamados de Drones, os UAVs, ou Unmanned Air Vehicles, estes aviões autômatos são ainda mais populares do que os robôs militares terrestres e podem ser utilizados tanto para reconhecimento como para ataque.
Atualmente, o Exército americano emprega 7 tipos de UAV: Eagle Eye, Hunter, Scan Eagle, Vigilante, WASP III e, com destaque especial para o Reaper e o Predator, envolvidos diretamente nas campanhas militares mais recentes no Oriente Médio.
Eagle Eye
O Eagle Eye possui dois motores com hélices virados para cima como um helicóptero e pode chegar a uma altitude de 20.000 pés, e ainda voar por até oito horas sem reabastecer. Utilizado basicamente para reconhecimento, o Eagle Eye possui, além dos sensores, um sofisticado sistema de mira a laser que o torna capaz de bombardear alvos inimigos sem ser notado. Este UAV pode ser controlado a distância ou funcionar como um Drone totalmente autônomo seguindo uma programação.
WASP III
Chamado de “vespa”, em uma tradução livre, o WASP III faz jus ao nome, pois é pequeno (possui 72 centímetros de envergadura) e rápido. Este tipo de UAV precisa de um lançador especial e, uma vez no ar, utiliza as três câmeras que carrega para mostrar os melhores ângulos dos campos de batalha para o centro de controle. O WASP III pode voar por 45 minutos a uma altitude de 600 pés e seu equipamento de vigilância inclui também uma câmera infravermelha para operações realizadas à noite.
Scan Eagle
Podemos dizer que o Scan Eagle é uma versão maior do WASP III. Lançado por meio de uma catapulta, este UAV é impulsionado por uma hélice traseira durante o voo, pode atingir altitudes de 16.000 pés, e, assim como seu irmão menor, é equipado com câmeras – inclusive infravermelhas - e também é um Drone, capaz de voar de forma totalmente autônoma e visitar locais específicos orientado via GPS.
A autonomia de voo do Scan Eagle pode chegar a 19 horas ou mais, dependendo dos parâmetros da missão.
Vigilante
O vigilante é um pequeno helicóptero parecido com os aeromodelos comuns, porém com a capacidade de chegar a 13.000 pés e disparar mísseis de curto alcance, o que o torna ideal para missões em áreas urbanas com prédios e florestas com árvores altas.
A manobrabilidade do aparelho também é outro ponto forte, no entanto, possui uma autonomia de voo de apenas quatro horas. Algo que, comparado com os outros modelos de UAV vistos até aqui, é bem pouco.
Hunter
UAV de grande porte, o Hunter é versátil e pode ser utilizado tanto em missões de reconhecimento, como operações de ataque. Como os outros tipos, também possui uma vasta gama de câmeras e sensores para monitoramento e vigilância, mas não é totalmente autônomo, sendo que sua trajetória de voo – mesmo com a ajuda do GPS – e sistema de armas (mísseis Viper Strike) precisam ser operados por uma equipe de soldados em terra.
Predator
É um dos mais modernos UAVs utilizados hoje e está dividido em dois modelos: o RQ – 1, equipado com a última geração de câmeras, sensores e dispositivos de vigilância e o MQ – 1, que substitui boa parte das ferramentas de monitoramento por mísseis Hellfire, que o transformam em um combatente autônomo e preciso para ser usado em missões de longa distância, capaz de chegar a mais de 7,6 mil metros de altitude e sem colocar em risco a vida de soldados.
Com cerca de oito metros de comprimento e 14 de envergadura, o Predator é impulsionado por uma hélice traseira e pode voar por até 24 horas direto quando configurado em modo de vigilância.
A eficácia em combate do Predator já lhe rendeu algumas missões polêmicas, como em fevereiro de 2002, quando dois UAVs atacaram por ordem da CIA um comboio que supostamente transportava terroristas e em dezembro do mesmo ano, quando dois mísseis disparados por um Predator mataram Qaed Senyan al-Harthi, um dos líderes da Al-Qaeda, ao atingirem seu carro.
Reaper
O MQ – 9 Reaper é a evolução do Predator. Com design semelhante ao de seu antecessor, o Reaper é um pouco maior, medindo 11 m de comprimento por 20 m de envergadura.
Aqui, toda a tecnologia de vigilância foi deixada de lado para tornar o Reaper uma máquina voltada exclusivamente ao combate. Armado com 14 mísseis Hellfire ou com bombas GBU – 12 Raytheon, este Drone também pode atingir mais de 15 mil metros de altitude – o dobro do Predator – enquanto voa a uma velocidade de até 370 km/h.
Além dos dotes de combate, Reaper também herdou a reputação do Predator, uma vez que recentemente foi relatado que um defeito no seu sistema de mira atingiu alvos civis no Iraque, país onde o UAV fez seu primeiro bombardeio em agosto passado.
Outras Aplicações
Não é somente nos robôs terrestres e UAVs que o Exército norte-americano aplica a mecatrônica. Conceitos de automação são empregados também para otimizar a performance de aviões, como o sistema fly by wire (que conheceremos melhor em edições futuras), que hoje, inclusive, é utilizado na aviação comercial; em equipamentos que aprimoram os dotes físicos dos soldados e, até mesmo, munições inteligentes, como mísseis intercontinentais.
Míssil Excalibur
Em referência à mítica espada do Rei Arthur, o XM982 Excalibur é um míssil inteligente guiado por GPS que pode dispersar uma carga com vários tipos de outras bombas que também possuem sua trajetória orientada por satélite.
O Excalibur foi usado pela primeira vez de maneira efetiva no Iraque em 2007 e, dependendo do tipo de explosivo que carrega, seu alcance varia de 40 a 57 km.
Buffalo MCPV
Uma outra aplicação interessante dos conceitos de Mecatrônica nos campos de batalha é o Buffalo MCPV, um caminhão militar que conta com um braço telescópico com pouco mais de nove metros de comprimento, que possui na extremidade uma câmera e um garfo semelhante a uma garra que, quando não está em uso, ca acomodada no teto do caminhão. A sigla MCPV, aliás, signi ca Mine Clearence Protected Vehicle ou Veículo Protegido para Limpeza de Minas. O nome já diz tudo. Trata-se de um caminhão de seis rodas com tração integral (6 x 6) que possui uma blindagem ultrarresistente capaz de resistir a uma explosão de mais de 13 kg de TNT abaixo do chassi central moldado em formato de “V”, ou um impacto de 20 kg abaixo de cada roda, além de balas de diversos calibres, granadas e armas antitanque. A “garra”, como o próprio exército chama, serve para remover minas terrestres da trilha e abrir caminho para a infantaria.
O Buffalo comporta até seis soldados, mede pouco mais de oito metros de comprimento por 4 m de altura, pesa algo em torno de 24 toneladas e é movido por um motor diesel que desenvolve 400 CV de potência, o su ciente para levar o caminhão a uma velocidade máxima de 105 km/h.
No ano passado, a Force Protection Industries, fabricante do Buffalo MCPV entregou a 200ª unidade produzida para o Exército americano.
Super Soldados
Uma das preocupações atuais do Exército é a quantidade de equipamentos que os soldados carregam nas campanhas. Além do peso, baterias, dispositivos GPS e outros tipos de parafernália são incômodos e reduzem a agilidade dos comba- tentes. Pensando nisso, trajes especiais estão sendo desenvolvidos por meio do programa Future Force Warrior / Força Guerreiro do Futuro para oferecer a quem está no front, além da já conhecida visão noturna, outras habilidades que incluem camu agem eletrônica comandada por sensores, bloqueio de toxinas em ataques com armas como gás Sarin, monitoramento de sinais vitais pelo centro de controle da missão e en- rijecimento de partes especi cas da armadura no caso do usuário sofrer uma fratura ou ser atingido por algum projetil. Tudo isso utilizando baterias diminutas e com grande autonomia de funcionamento.
Para que isto possa se tornar realidade, os EUA estão investindo em nanotecnologia e, em 2002 concederam uma verba de 50 milhões de dólares por cinco anos ao MIT (Massachusetts Institute of Technology) para criação do Instituto de Nanotecnologia para Soldados (ISN na sigla em inglês).
O Instituto está em seu segundo contrato de cinco anos com o Departamento de Defesa e já foram divulgadas imagens de como os novos trajes de batalha poderão ser no futuro.
Enquanto os novos trajes não entram em ação, o Exército utiliza conhecimentos de Mecatrônica para desenvolver exoesqueletos robóticos para minimizar o problema do peso carregado pelos soldados nas campanhas. E, nesta parte, os estudos se mostram bastante avançados. Na última edição da Mecatrônica Fácil, nosso colaborador Jeff Eckert nos apresentou ao HULC, ou Human Universal Load Carrier / Carregador Universal Humano, um exoesqueleto desenvolvido para que os soldados possam carregar grandes quantidades de peso com as mãos sem esforço. Além da Lockheed Martin, fabricante do HULC e de aviões caça como o F-22/A Raptor, as empresas Raytheon e Sarcos de- senvolveram também um protótipo de exoesqueleto para ns militares que foi apresentado em maio deste ano. O equipamento sem nome (é chamado apenas de “Exoskeleton”), consiste em extremidades robóticas articuladas xadas nos braços e pernas do usuário, que estão ligados a uma mochila presa em suas costas. Segundo as empresas, o Exoskeleton permite que uma pessoa levante mais de 90 kg por várias vezes repetidas sem se cansar.
*Originalmente na revista Mecatrônica Fácil Nº50
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