A tecnologia do caminhão-robô Crusher

Há três áreas principais no desenvolvimento do Crusher:

• resistência para suportar terreno acidentado sem perder a velocidade, mesmo quando carrega 3.600 kg de carga;
• movimento silencioso em campo de batalha para fazer dele um recurso de reconhecimento viável;
• operação autônoma para permitir patrulhas, reconhecimento e mesmo papel de combate sem arriscar uma única vida humana.

Foto cedida pelo Centro Nacional de Engenharia Robótica Carnegie Mellon Protótipos do Crusher

O esqueleto do Crusher é feito de alumínio e titânio. Sua carcaça é uma estrutura de acomodação de alumínio (aberta e conectada por barras) com conectores de titânio ultra-resistentes juntando as barras para adicionar força extra em prováveis eventos de colisões com objetos grandes e duros. Logo abaixo da carcaça está uma chapa derrapante. Basicamente um "pára-choque" de aço suspenso que fica como uma primeira defesa, protegendo a carcaça de um contato inicial com as prováveis pedras, troncos de árvore e degraus.

Foto cedida pelo Centro Nacional de Engenharia Robótica Carnegie Mellon

Para superar obstáculos em terrenos hostis, o Crusher ostenta um sistema de seis rodas tracionadas, movido por uma instalação elétrica e diesel híbrida que permite uma operação quase silenciosa. Uma característica útil em trabalhos de reconhecimento de campo. Um motor de turbo-disel de 78 cavalos age como um gerador no sistema, produzindo uma força contínua de 58 kilowatts (kW) para carregar a bateria de 300 volts, 18.7 kW, lítio-íon. As baterias em linha ligam seis motores elétricos de 210 kW, cada um localizado em um dos seis cubos das rodas. Cada motor produz a força de 282 cavalos. Como a maioria dos sistemas híbridos elétricos, o caminhão-robô Crusher usa freios regenerativos para retornar alguma energia para as baterias toda vez que reduz a velocidade. Veja Como funcionam os carros híbridos, saiba mais sobre os freios regenerativos. O veículo pode funcionar com força silenciosa da bateria somente por 3 a 16 km, dependendo da velocidade e carga.

Já que cada roda possui força independente, se uma ou duas falham, o Crusher pode continuar funcionando. Precisa apenas de quatro das seis rodas para manter suas capacidades. E se ele se meter em encrenca, digamos, cercado pelos três lados por barreiras intransponíveis, pode usar sua habilidade de mudança de direção, um raio voltando ao zero, para rapidamente dar meia-volta sem a necessidade de espaço para manobra.

Para passar sob obstáculos baixos, enfrentar terrenos rochosos ou se esconder do inimigo, o Crusher têm uma altura ajustável de zero a 76 cm. Além do ajuste de altura, a suspensão do Crusher pode deslocar-se nos 76 cm para absorver choques e adequar a flexibilidade de acordo com as condições do terreno. Aqui temos uma visão detalhada do Spinner, de quem o Crusher é uma versão melhorada.

O caminhão-robô Crusher se caracteriza pelas melhorias no ajuste de altura, suspensão, capacidade de carga e peso

A estrutura poderosa do Crusher, sua tração nas seis rodas e habilidades de suspensão capacitam-no a viajar à velocidade de 42 km/h, em terrenos acidentados, enfrentando obstáculos como trincheiras, pedras, degraus inclinados e barreiras verticais de mais 1,2 m, tudo sem perder o compasso.

A resistência, força e silêncio fazem do Crusher uma ferramenta de reconhecimento ideal, mas é essencialmente pleo seu sistema autônomo que o DARPA até agora desembolsou U$ 35 milhões. O CNER não liberou muitos detalhes sobre o sistema de IPN, mas diz que "esta tecnologia espalha habilidade de sensor por todo o veículo para ajudar a equilibrar sua percepção e também apoiar as áreas do veículo que podem ser menos aptas a monitorar o ambiente. O software de sensor vai também permitir ao Crusher aprender e aplicar informações prévias a novos obstáculos".

Realmente sabemos que o hardware de percepção consiste principalmente de unidades de VEDL (variação e detecção laser) e exibições de câmera. Uma unidade de VEDL envia um raio laser para escanear uma área e medir quanto tempo o raio leva para ser refletido de volta para a unidade de sensor laser. O Crusher tem oito dessas unidades, sendo que quatro para escanear o ambiente na horizontal e quatro na vertical. Usa seis pares de câmeras de audio e vídeo para percepção profunda e quatro câmeras coloridas para aplicar um pixel de cor a cada ponto de distância determinada pelo sensor VEDL.

A nova versão do sistema de percepção do Crusher

A maioria das recentes versões do Crusher apresenta um poste telescópico de 5,5 m para coletar dados de um ponto superior. Talvez o poste incorpore parte da recepção do VEDL e a câmera, como na figura abaixo ou pode simplesmente adicionar um jogo extra de sensores ao sistema.

Foto cedida pelo Centro Nacional de Engenharia Robótica Carnegie Mellon

Com todas as informações combinadas do VEDL e câmera, CPU de bordo cria uma imagem 3-D da paisagem em que o Crusher está viajando. A CPU é um Pentium 3, 700-MHZ que controla as atividades mecânicas do Crusher e administra o software de navegação que lida com o processo de dados do sensor. Uma unidade de medida fixa (UMF) detecta a altitude do Crusher, posição e direção do movimento usando uma combinação de acelerômetros (sensores de inclinação) e giróscopio, para que o Crusher esteja sempre alerta de seu próprio movimento e posição relativa no ambiente. O VTNT também tem um receptor GPS instalado e banco de dados administrado pelo GPS que inclui informações de terreno pré-programada.

Até agora, os experimentos em campo têm mostrado que o Crusher vai bem na sua jornada rumo a autonomia real. Em testes, o Crusher se moveu de um ponto do GPS a outro percorrendo mais de 1 km sem qualquer controle externo. Usando seus sistemas de percepção e navegação, ele pode reagir a obstáculos de improviso. Não precisa de um operador para dizer o que fazer quando atingir algo. Pode subir uma inclinação maior que 40º, escalando até 1º de 1,2 m e atravessar uma trincheira de 2 m usando sua própria capacidade de tomar decisões. A habilidade de cruzar uma trincheira é especialmente interessante: os pneus do Crasher são montados de tal modo que possam cair e dar apoio ao veículo enquanto cruza um buraco.

Foto cedida pelo Centro Nacional de Engenharia Robótica Carnegie Mellon

Especificações do caminhão-robô Crusher:

• peso do veículo vazio: 5.990 kg
• carga máxima: 3.600 kg
• comprimento: 510 cm
• largura: 260 cm
• altura (imaginando distância do chão de 41 cm): 152 cm
• distância do chão: 0 a 76 cm
• diâmetro do pneu: 125,7 cm
• velocidade máxima: 42 km/h, em menos de 7 segundos
• volume de carga (em duas cavidades internas): 1,6 m3
• modos de possíveis controle:
  • controle remoto
  • navegação com base em ponto fixo 
  • total autonomia

As especificações de tamanho e peso significam que um único avião cargueiro C-130H pode transportar dois caminhões-robôs Crushers em batalha em qualquer lugar no mundo. Em agosto de 2006, o Crusher foi equipado com um suporte Mini-Tufão Rafael que abriga um rifle calibre .50, apontando para a possibilidade que os papéis de combate possam se tornar um foco proeminente no desenvolvimento da tecnologia autônoma para veículos militares. Nesta seção, vamos dar uma olhada no futuro do protótipo Crusher e descobrir como ele se adequa à tendência geral no desenvolvimento e pesquisa militar.