Algoritmos capazes de coordenar frotas de embarcações, mapear o fundo de rios e lagos e localizar resíduos sólidos na superfície da água estão sendo desenvolvidos no Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação (ICMC) da USP, em São Carlos. A iniciativa é coordenada pelo professor Matheus Machado dos Santos, que está estruturando uma linha de pesquisa em robótica aquática no Laboratório de Robótica Móvel.
O trabalho reúne estudantes de diferentes níveis de formação. O mestrando Tales Coutinho Moreira, por exemplo, desenvolve um sistema de controle de frotas que atuará de maneira cooperativa durante o mapeamento inteligente do fundo aquático. O estudo deu origem a um artigo científico que será apresentado no Simpósio Brasileiro de Robótica (SBR), realizado em João Pessoa, de 23 a 25 de novembro.
Outro projeto, desenvolvido pelo pós-graduando Leonardo Zaniboni Silva, utiliza visão computacional e inteligência artificial (IA) para identificar resíduos sólidos na superfície da água. A câmera instalada no barco deverá registrar os objetos, enquanto os algoritmos serão responsáveis por detectá-los, estimar a distância em que se encontram e determinar sua localização. O objetivo é que, ao final do percurso, a embarcação produza um mapa dos resíduos encontrados na área navegada. A tecnologia poderá contribuir para o monitoramento ambiental de rios, lagos e represas, além de auxiliar na definição de estratégias para a retirada desses materiais.
Os barcos também deverão permitir testes de navegação autônoma, percorrendo pontos estabelecidos através de GPS, sensores e algoritmos de controle. O grupo ainda estuda formas de comunicação por rádio entre diferentes robôs, possibilitando a realização de tarefas conjuntas.
Atualmente, os testes dos sistemas são realizados em um ambiente virtual de simulação. Segundo o professor do ICMC, os equipamentos para confeccionar esse tipo de embarcação são caros e de difícil acesso. “Nossa pesquisa está focada em desenvolver um barco com componentes eletrônicos, filamentos e resinas acessíveis, que sejam adequados para impermeabilizar a estrutura”, explica Matheus.
Embarcações construídas pelos estudantes
Os primeiros testes de construção da embarcação já estão sendo realizados. Usando uma impressora 3D convencional, e se baseando em um modelo apresentado em um artigo publicado por pesquisadores da Nova Zelândia em 2024, os estudantes chegaram à embarcação que está sendo testada e aprimorada pela equipe.
Antes da impressão, porém, a equipe usou modelos de inteligência artificial generativa para desenhar cascos tridimensionais. Um dos estudantes está comparando os resultados produzidos pela IA com modelos disponibilizados em projetos de código aberto e com peças elaboradas manualmente em programas de modelagem 3D. Os resultados serão apresentados por Artur Pereira Scachetti no Simpósio Internacional de Iniciação Científica e Tecnológica da USP, que será realizado entre os dias 15 e 16 de outubro de 2026. “Avaliamos os modelos quanto à dinâmica do casco, do centro de massa e de sua flutuabilidade. Esses indicadores ajudaram a identificar quais estruturas são mais adequada para a construção das embarcações”, comenta o docente
Outro equipamento essencial para a robótica aquática são os sonares, que permitem realizar a medição do relevo subaquático (levantamento batimétrico). Atualmente a equipe utiliza um sonar de baixo custo, mas a ideia é adquirir um sonar de imagens acústicas de alta precisão. “Submeti uma proposta ao Edital Universal do CNPq para justamente conseguirmos adquirir equipamentos que possam aprimorar nossas pesquisas”,destaca Matheus.
Nova linha de pesquisa no ICMC
Contratado pela USP em novembro de 2024, Matheus trouxe para o ICMC a experiência adquirida durante o mestrado, o doutorado e o pós-doutorado, períodos em que trabalhou com robótica aquática e sonares. Sua tese em Modelagem Computacional, intitulada Um método para localização de veículos subaquáticos baseado em imagens visíveis aéreas e acústicas subaquáticas, abordou a combinação de informações obtidas por diferentes sensores para estimar a localização de robôs subaquáticos a partir de imagens acústicas e aéreas.
A chegada do pesquisador ampliou as áreas de atuação do Laboratório de Robótica Móvel, que já desenvolvia trabalhos com robótica terrestre e aérea. “A robótica aquática complementa as outras linhas do laboratório. Muitos alunos têm nos procurado porque se interessam pela possibilidade de desenvolver os sistemas e acompanhar os resultados em experimentos de campo”, afirma.
Os próximos passos incluem realizar testes na água e consolidar a infraestrutura necessária às pesquisas. O professor também pretende ampliar a formação de estudantes na área e desenvolver soluções voltadas a problemas ambientais e sociais. “Não queremos desenvolver um barco apenas pelo desenvolvimento tecnológico. Buscamos atender a algum problema existente na sociedade, especialmente na área ambiental, e colaborar com prefeituras e órgãos públicos”, ressalta.
Entre as possíveis aplicações está o acompanhamento de plantas aquáticas que podem alcançar as turbinas de usinas hidrelétricas e comprometer seu funcionamento. Segundo Matheus, essa demanda foi identificada na represa de Jupiá, localizada na divisa entre São Paulo e Mato Grosso do Sul.
A tecnologia também poderá contribuir para o monitoramento de espécies. Uma possibilidade seria acompanhar regiões onde ocorreram ataques de piranhas a banhistas, como os registrados na represa do Broa, em Itirapina, no verão de 2024 para 2025.
Outra aplicação são os levantamentos batimétricos. Instalado no casco da embarcação e direcionado para o fundo, o sonar mede a profundidade em diferentes pontos. Reunidas, essas informações permitem representar o relevo subaquático, calcular o volume de água e identificar objetos submersos.