Os cabos de energia e comunicação soltos ou em desuso são um problema na América Latina, onde muitas das cidades, independentemente do tamanho, não têm seu cabeamento enterrado. Em Chiriquí, no Panamá, é possível observar no centro e em setores das periferias os ninhos escuros de cabos, com alguns soltos e emaranhados, tornando-se um perigo para pessoas e animais.
Um exemplo do que costuma acontecer com cabos soltos aconteceu em frente ao Instituto Profissional e Técnico Arnulfo Arias Madrid, em Chiriquí, Panamá. Um caminhão atingiu cabos elétricos baixos, deixando a escola sem energia e sem conexão com a internet por dois dias. Um grupo de estudantes observou a grave situação e se propôs a encontrar uma solução: o que é possível fazer com tecnologia para melhorar a disposição da fiação e fazer sua manutenção com mais segurança?
Assim nasceu o Cable Guardián, projeto finalista em 2024 da Solve for Tomorrow América Central e região do Caribe, que reúne 11 países: República Dominicana, Costa Rica, Panamá, Guatemala, Honduras, Nicarágua, El Salvador, Equador, Venezuela, Belice e Barbados. O protótipo consiste em um braço mecânico com câmera e sensor inteligente, que detecta e retira o cabo danificado ou sem energia de forma segura, evitando o contato de pessoas com a energia elétrica.
Os alunos são jovens que estão no primeiro ano da Média (no Panamá, o sistema educacional consiste em Educação Básica, Premedia e Média), e com muita disposição para aprender, como explica o professor de robótica Rafael Montenegro, o mediador da equipe: “Foi uma ideia deles mesmos e isso me surpreendeu porque é um grupo de início”, explicou. “Eu pensava que este grupo, dentro de um ou dois anos, ia estar bem preparado, mas não. Apresentaram um projeto muito bom para o pouco tempo que tiveram para fazê-lo, e os resultados são os que se viram aqui”, concluiu o professor.
Além do esforço conjunto dos alunos e do professor, o sucesso do projeto deve-se também a uma escola que tem como vocação pedagógica trabalhar com STEM (sigla em inglês para Ciência, Tecnologia, Engenharia e Matemática). Os estudantes, desde cedo, têm contato com as matérias de tecnologia e sua aplicação para os problemas reais. E professores, como Rafael, são reconhecidos por levar estudantes a competições e programas nacionais e internacionais.
Um enredado de oportunidades e desafios com robótica escolar
Mas por que há tantos fios soltos ou enredados nas ruas? Os estudantes iniciaram o projeto com um estudo sobre a temática, e descobriram que, além do custo para troca de fios, que são feitos de cobre – um metal valioso e que pode ser alvo de furtos – a manutenção é um trabalho perigoso, que exige muitas pessoas e bagagens de segurança para retirar o material danificado.
Os conhecimentos de robótica levaram os quatro jovens a vislumbrar um braço que poderia não só detectar se os cabos estão com energia ou não, mas também arrancá-los com uma pinça controlada por um computador, tornando o trabalho de manutenção das companhias elétricas e de comunicação mais seguro e controlado.
“A parte mecânica do protótipo foi mais tranquila, porque já tinham muita experiência. Nós sempre trabalhamos com robôs e sistemas mecânicos, mas integrar essa parte com o software foi o que levou mais tempo”, lembra o professor mediador.
Ao braço com pinça foi adicionado um sensor eletromagnético com câmera para identificar, por meio de imagens, quais são os fios que não têm energia ou que estão quebrados. Para conseguir isso, os alunos tiveram que ensinar o software de inteligência artificial (IA) a fazer reconhecimento. Boa parte do trabalho foi fotografar centenas de quilômetros de cabos.
“As fotos que tiraram foram de cabos na própria rua, perto da escola, de sua casa, onde estavam. Os fios mais fáceis de identificar foram os cortados, que estavam pendurados. Mas também tiraram fotos dos cabos enredados, para ensinar a IA a automatizar a identificação dos casos’.
O futuro desenrolado para os estudantes
Lo mejor que hace la robótica es enseñar a los estudiantes que es posible lograr grandes hechos con pocas herramientas, explica Montenegro.
Às vezes buscamos soluções caras ou queremos buscar altas tecnologias para problemas que, de repente, com aparelhos muito mais simples, ou simplesmente usando a cabeça, podemos resolvê-los.
Pode parecer um trabalho tranquilo ensinar uma inteligência artificial, mas ela é feita de conquistas humanas. Esse processo foi realizado de forma manual: os alunos tiraram diferentes fotos, que ajudaram o software a compreender e distinguir não apenas os cabos quebrados, mas também evitar identificar o mesmo cabo duas ou três vezes, já que são parecidos. Portanto, os alunos tiveram que rotular cada imagem tirada, ajustando meticulosamente o software para que ele pudesse reconhecer as diferenças, evitando que os confundessem. Este processo de ajuste foi realizado de maneira repetitiva, com tentativa e erro, até que o sistema conseguiu identificar corretamente cada cabo segundo suas características. O grupo também optou por focar nos cabos de comunicação, pois eles recebem menos manutenção do que os cabos elétricos.
O protótipo final consistiu em: um braço mecânico com pinça que retira os cabos danificados, uma câmara acoplada a um software que os identifica e um sensor que detecta a existência de eletricidade. Além de uma bateria (que pode ser reciclada, reduzindo o custo final do protótipo), um sistema de controle de robô e um local para colocar o computador.
Por razões de segurança e autorizações públicas, os testes do projeto ficaram limitados aos cabos próximos à escola. Foi necessária muita perseverança para criar um processo mais ameno diante de todas as informações recebidas durante a fase de teste, como narra o professor.
“Se o sistema detectar um cabo, ele é ativado. Mas o sistema detectou muitos, chegava muita informação e ficava louco porque não sabia o que fazer”, explica o professor. Para evitar isso, ensinaram o sistema a ver cada cabo como um ‘evento’. Ao detectar um ‘evento’, o sistema faz uma pausa e parte para o próximo, classificando-o como outro ‘evento’, e assim separar as informações dos cabos, que já foram vistos e os que ainda não foram. Isso torna o trabalho mais lento, mas também mais minucioso. “São coisas que acontecem na experiência quando você leva o sistema de protótipo para o campo”, completa Montenegro.
Mas com dados de identificação superando 85% de acerto, o projeto foi um sucesso E para o futuro os alunos estão muito mais confiantes que podem melhorar a forma como o braço mecânico identifica e faz a separação dos cabos. Esperam também conseguir testar em espaços públicos com o aval das companhias de eletricidade, para tornar o projeto mais conhecido, oferecendo a tecnologia como um sistema comercial para empresas energéticas e de comunicação.
O que mudou para os quatro estudantes foi seu futuro acadêmico. A robótica, antes uma paixão escolar, tornou-se uma possibilidade de carreira e novos horizontes. Ao participar do programa Solve for Tomorrow, o professor vislumbra para eles bolsas nacionais, como foi o caso de alguns outros alunos, que ganharam no passado, além de viagens e experiências de estudo internacionais.
