Notícia

Drone quadricóptero para monitoramento bioacústico ajuda em pesquisas sobre biodiversidade e clima em florestas tropicais

Fonte

TU Delft | Universidade Tecnológica de Delft

Data

terça-feira, 25 julho 2023 17:15

Áreas

Biologia. Ecologia. Engenharia Florestal. Gestão Ambiental. Monitoramento Ambiental. Pesquisa. Políticas Públicas. Recursos Naturais. Saúde Ambiental. Sustentabilidade. Tecnologias.

Na úmida floresta tropical, um vibrante ecossistema prospera. Aves-do-paraíso, macacos, morcegos e insetos movem-se harmoniosamente nas copas das árvores, todos emitindo sons distintos. Mas então chega um ‘novo visitante’: um pequeno drone quadricóptero paira sobre a folhagem, procurando um galho para pousar. Os animais ficam quietos agora. O drone pousa agilmente, agarrando o galho com sua garra. Desliga os motores e silenciosamente, mas atentamente, começa a ouvir o mundo ao seu redor, que lentamente volta à vida.

A Dra. Salua Hamaza, professora da Universidade Tecnológica de Delft (TU Delft), nos Países Baixos, e os alunos Liming Zheng e Seamus McGinley desenvolveram uma plataforma de pesquisa inovadora para pesquisas bioacústicas de longo prazo: um drone leve capaz de pousar em galhos de árvores e um sensor de áudio personalizado de 2 gramas para gravar uma ampla variedade de sons – de pássaros ativos durante o dia a morcegos noturnos.

Juntamente com pesquisadores do Instituto Federal de Tecnologia de Zurique (ETH Zurique), na Suíça, e da Universidade Aarhus, na Dinamarca, eles desenvolveram uma equipe de robôs para pesquisar 100 hectares de floresta tropical em um tempo notavelmente curto de 24 horas. A colaboração entre engenheiros e ecologistas os levou a participar das semifinais da competição mundial XPRIZE Rainforest, realizada em Cingapura no dia 9 de junho.

Frota de robôs

A ETHBioDivX é uma equipe multidisciplinar que conta com colaborações de especialistas em robótica e ecologia de todo o mundo, encarregados de coletar dados e amostras da floresta tropical para descobrir insights significativos que ajudam na longevidade do planeta. Para conseguir isso, uma frota de robôs e instrumentos reuniu dados visuais, de áudio e de DNA ambiental, para desvendar as diferentes taxonomias dos reinos animal e vegetal que habitam a floresta úmida.

Novo conceito de drone bioacústico

O monitoramento bioacústico é um empreendimento arriscado e demorado conduzido por biólogos escalando árvores de mais de 50 metros de altura, que instalam e usam a instrumentação acústica no dossel por dias a fio. Para automatizar essa tarefa, tecnologias robóticas podem ser usadas, por exemplo, usando drones multirrotores ágeis que são pequenos e capazes de se infiltrar entre as árvores. No entanto, os sons emitidos pelas hélices dos drones tornam essas gravações impossíveis de obter durante o voo.

Para superar essa limitação, a equipe desenvolveu um novo conceito de drone projetado para pousar em galhos de árvores. Este drone pode desligar suas hélices, permitindo gravar dados de áudio silenciosamente por um tempo prolongado sem perturbar os animais ao redor. Ao se empoleirar, o drone não apenas capta os sons da floresta no alto das árvores – onde a maior concentração de pássaros descansa – mas também pode fazer isso com os motores desligados, prolongando sua missão e preservando a vida útil da bateria.

Ambientes complexos

O drone bioacústico incorpora um design inteligente que permite agarrar rapidamente os galhos das árvores no dossel usando um mecanismo biestável compatível. Além disso, o controle e a detecção em tempo real garantem que o drone se comporte de maneira confiável enquanto interage fisicamente com objetos desconhecidos e evita o enredamento na densa vegetação.

Para ultrapassar os limites do que é alcançável com drones em ambientes complexos, software e controle não são suficientes por si só, e um esforço renovado em design pode estender o potencial dos drones a novas fronteiras, permitindo que eles interajam com o ambiente naturalmente, como fazem os animais. Por fim, a tecnologia de bateria e a comunicação por radiolink ainda são alguns dos principais gargalos tecnológicos para drones multirrotores operando ao ar livre, para os quais são necessários mais pesquisas e desenvolvimento.

Ao combinar tecnologias inovadoras em Engenharia e Ecologia, a equipe ETHBioDivX se propõe a quantificar e medir a biodiversidade, integrando o conhecimento de acadêmicos, empreendedores e comunidades locais e, finalmente, aconselhar os formuladores de políticas em todo o mundo sobre onde e quais ações tomar.

Próximos passos

O grupo de investigação do Laboratório de Inteligência BioMorphic liderado pela professora Salua Hamaza tem foco em aumentar a autonomia dos drones, explorando novas morfologias que permitem maior mobilidade e versatilidade. Isso inclui drones com membros capazes de subir em árvores, construir ninhos, limpar o chão da floresta ou coletar amostras de folhagem, cascas, água e solo.

Acesse a notícia completa na página da Universidade Tecnológica de Delft (em inglês).

Fonte: TU Delft. Imagem: drone quadricóptero. Fonte: Divulgação, TU Delft.