Nº.61 UNIVERSO Dez 2016 | Jan 2017

Matheus Vigliar
Luiz Antonio Celiberto Junior
13/8/14

Será que um dia vamos ver jogadores profissionais disputando uma partida de futebol contra robôs? Já tem gente pensando nisto. Pesquisadores da RoboCup Federation, entidade  que busca promover pesquisas nas áreas de robótica e inteligência artificial, estabeleceram o seguinte objetivo: “Em meados do século 21, uma equipe totalmente autônoma de robôs humanoides jogadores de futebol deve vencer um jogo contra o time de humanos campeão da última Copa do Mundo da Fifa, utilizando as regras da Fifa”. Embora ainda estejamos longe desse objetivo, os primeiros passos, humanos e robóticos, já estão sendo dados.

Em 1998, alguns pesquisadores da Universidade de São Paulo (USP) criaram a primeira Copa Brasil de Futebol de Robôs. Desde então, outros centros de pesquisa brasileiros começaram a desenvolver jogadores robóticos e, como a tecnologia está cada vez mais acessível e os equipamentos mais baratos, novas categorias de futebol de robôs foram surgindo, tanto dentro como fora do Brasil.

Mas como funciona o futebol de robôs? Assim como no futebol convencional, as competições são organizadas em categorias. O principal critério para divisão em categorias é a localização da câmera que pode estar centralizada no alto do campo ou no próprio robô. O tamanho e o formato dos robôs também podem determinar categorias diferentes em competições de futebol de robôs (quanto maior o robô, maior o campo).

Uma das categorias mais conhecidas com câmera centralizada é chamada IEEE very small size. Cada time tem três robôs com dimensões de 7,5 × 7,5 × 7,5 centímetros que se comunicam sem fios (Figura1).

Figura 1 – Jogo IEEE very small size - Fonte: Acervo do autor

A câmera capta as posições, ângulos e velocidade dos robôs (amigos e inimigos) e da bola, tudo em tempo real. Essas informações são passadas para o computador, que faz os cálculos de trajetória e interceptação da bola.

Das aulas de física para os campos de futebol

Isso exige dos competidores conhecimentos adquiridos nas aulas de física, como por exemplo velocidade média, aceleração de um corpo físico, velocidade angular, etc. Estas informações, processadas pelo computador, são passadas para o sistema de controle que, juntamente com uma estratégia estabelecida e enviada para cada robô, via rádio, determina sua ação em cada momento do jogo. O esquema está representado pela Figura 2.

Figura 2 – Modelo de funcionamento - Fonte: FIRA, 2014

Uma das categorias mais novas dentro do futebol de robôs é a que usa robôs humanoides com uma câmera embutida. Seu desenvolvimento somente foi possível a partir da criação de sensores cada vez menores e mais rápidos.

Figura 3 – Robô humanoide vendo uma bola - Fonte: Artigo FEI

Neste jogo, os competidores jogam em um campo de 9 × 6 metros. Eles têm marcadores para visualizar e se localizar dentro do “gramado”, além das linhas do campo. Nesta categoria, cada jogador (assim como em um jogo real) tem uma visão limitada do jogo. Assim, eles precisam conversar para saber quem está com a bola e quem pode receber o passe. Outro desafio é manter os robôs em pé, e isto é mais difícil do que se pensa.

Estes robôs humanoides possuem sensores (chamados acelerômetros) que informam para um computador, que fica dentro do robô, quando ele está caindo. Neste momento, ele precisa tomar uma atitude rapidamente (jogar o corpo para trás, por exemplo), para manter o equilíbrio e não cair. A queda, entretanto, não é um grande problema, pois eles são programados para se levantarem sozinhos. Os músculos dos humanoides são formados por servomotores (motor com engrenagens dentro) para que ele possa se locomover bem dentro de campo. Toda a comunicação entre os humanoides é feitas via sinal de rádio.

Um humanoide pode chegar a custar mais de R$ 10 mil. Importar uma máquina já montada pode fazer esse valor triplicar. Porém, é possível começar a participar de campeonatos nacionais e internacionais com custo quase zero. Basta ter um notebook com simuladores na versão 2D ou 3D, nas quais é possível programar um jogador robô humanoide com todas as dificuldades de um modelo real. Todos os programas são grátis, exigindo apenas alguma experiência em programação. O foco deste tipo de competição é a criação de inteligência artificial e de estratégias em grupo.

Alunos diferenciados

Para entender o funcionamento e a montagem dos robôs, os alunos que trabalham com robótica acabam se diferenciando dos demais, com ganhos no desempenho acadêmico. Muitos optam pela pesquisa, em nível de mestrado e doutorado, o que fortalece ainda mais esta área no país. Boa parte destes estudantes acaba sendo rapidamente absorvida pelas empresas.

Em julho deste ano, o Brasil sediou o campeonato mundial de robótica (Robocup), em João Pessoa (PA). Em outubro, a cidade de São Carlos (SP) sediará a Joint Conference on Robotics and Intelligent Systems, um conjunto de competições e eventos científicos. Dentre eles, estão a Latin American Robotics Competition (Larc), a Competição Brasileira de Robótica e a Olimpíada Brasileira de Robótica. Certamente esses eventos são como um celeiro de novos pesquisadores e talentos em diversas áreas como ciências de computação, engenharia elétrica e mecatrônica.

Ainda é difícil afirmar quando teremos um time de robôs jogando ou vencendo um time de futebol tradicional, mas a tecnologia cada vez se desenvolve mais rapidamente. Se pensarmos que antes tínhamos um computador mais rápido a cada dez anos e que hoje temos um novo modelo a cada seis meses, talvez em 2050 os computadores estejam trabalhando tão rapidamente, e os componentes eletrônicos estejam tão baratos que o que era possível unicamente em nossa imaginação, seja algo real.

Fontes:

Fira, 2014

RoboFEI Humanoid Team 2014 Team Description Paper for the Humanoid KidSize League