O objetivo deste projeto de pesquisa é o desenvolvimento de um robô móvel para combater a transmissão e contágio ocasionados pelo coronavírus, resultando na infecção COVID-19. Este projeto desdobra-se nos seguintes objetivos específicos: Desenvolvimento de um protótipo de robô móvel autônomo de baixo custo utilizando hardware disponível no mercado e software de controle de código aberto; Investigação de algoritmos de código aberto para navegação de robôs móveis adequados à tarefa de desinfecção de ambientes; proposição de adequações aos algoritmos encontrados ou definição de um novo algoritmo que atenda às necessidades de desinfecção de ambientes; estudo de métodos de validação de testes com o robô protótipo para medir a eficácia do algoritmo de navegação proposto; definição de um ou dois métodos para aplicar no presente projeto e analisar os resultados encontrados.
O atual momento de pandemia que vivenciamos, resultante da Covid-19, nos obriga a rever hábitos e critérios de higienização de ambientes, sejam eles públicos, privados, abertos ou fechados. Pesquisas que busquem soluções para manter estes ambientes livres de vírus e bactérias são fundamentais e o investimento neste tipo de pesquisa retornará bons resultados para a comunidade científica bem como para toda a sociedade.
A desinfecção por UVC (luz Ultravioleta do espectro C) é uma técnica conhecida e utilizada há muitos anos. No entanto, a aplicação de luz UVC também traz riscos à saúde humana e outros seres vivos, tornando esta uma das poucas áreas em que robôs autônomos podem ser imediata e exclusivamente úteis durante a pandemia de COVID-19. Embora já existam soluções comerciais destes robôs, o custo para aquisição destes é impraticável para a maioria das instituições, principalmente em países em desenvolvimento. Além dos custos, infelizmente, não há um número suficiente desses robôs para atender à demanda no momento.
Embora universidades e empresas estejam trabalhando diuturnamente para construí-los, leva um tempo substancial para desenvolver o hardware, software, conhecimento operacional e experiência de integração necessários para criar uma solução. A criação de uma plataforma de baixo custo, com materiais disponíveis no mercado e que seja aberta para que várias instituições possam utilizar em suas pesquisas, certamente contribui para reduzir o tempo necessário para a disponibilização destas tecnologias.
A pandemia da COVID-19 acarretou uma crise mundial na gestão de ambientes, especialmente os hospitalares e domiciliares, no que se refere a contaminação pelo vírus. Dados recentes da literatura demonstram que o vírus pode permanecer ativo no ambiente, em roupas e em superfícies por até 72h. Superfícies contaminadas estão por toda parte, em salas e equipamentos hospitalares, escolas, aeroportos, domicílios e possivelmente qualquer local público.
Embora sejam feitos esforços para desinfetar tais ambientes adequadamente, eles geralmente ficam aquém da eliminação total dos contaminantes mais virulentos. Existe, portanto, uma necessidade urgente de tecnologias que possam melhorar a eficácia da desinfecção de superfícies contaminadas por diversos vírus, especialmente pela COVID-19. O Centro para Controle e Prevenção de Doenças dos Estados Unidos da América (CDC-EUA) recomendou em caráter emergencial o uso de radiações ultravioletas (UV) para desinfecção de dispositivos médicos e ambientes. Sabe-se que os raios UVC são perigosos, podendo causar queimaduras, câncer de pele e problemas oculares [Kowalski 2009], o que dificulta a aplicação do UVC em ambientes onde há circulação de pessoas e animais. Por este motivo, diferentes grupos de pesquisa estudam formas alternativas de utilizar a luz UVC. Uma equipe do Centro de Pesquisa Radiológica da Columbia University está testando os chamados far-UVC, raios cujo comprimento de onda entre 207 e 222 nanômetros os torna seguros para humanos, mas ainda letais para vírus [Welch 2018].
A utilização de robôs para aplicação de luz UVC já vem sendo praticada experimentalmente em diversos laboratórios. Comercialmente, estes robôs já se fazem presentes no mercado internacional, entretanto, com preços impraticáveis para países em desenvolvimento, como o nosso.
Considerando que a aplicação de luz UVC para a desinfecção de ambientes já é vastamente estudada, divulgada cientificamente e aplicada, para diversos vírus e bactérias, os principais fatores que separam esta tecnologia do cotidiano de locais públicos são:
Desta forma, apesar de algumas peças necessitarem de importação, ao projetar e construir o robô, em vez de importá-lo pronto, pode-se optar por componentes mais abundantes no mercado, fazendo com que a manutenção possa ser feita de forma mais rápida e barata.
O sistema proposto prevê quatro componentes principais:
Objetivando um baixo custo de fabricação e manutenção, a utilização de materiais como madeira (inclusive madeira reciclada) e/ou bambu, pode substituir materiais menos sustentáveis como plásticos e metais, principalmente na carcaça estrutural da base robótica. A utilização de madeira e bambu pode reduzir custos, não só no preço do produto final, mas também na fase de construção de protótipos, visto que a usinagem de peças com estes materiais é mais fácil e barata. Permite ainda a reutilização e adaptação da base robótica para outros estudos.
A pesquisa traz à sociedade uma maneira de combater o contágio de diversas doenças que podem utilizar o ambiente como meio de transmissão, reduzindo os impactos de uma pandemia.
Além deste impacto direto sobre a sociedade, a pesquisa abre caminho para outras pesquisas: nas área das engenharias, com a possibilidade de otimização estrutural, mecânicas e elétricas do protótipo; na área de robótica, com a possibilidade de otimização nos algoritmos de controle e automação do protótipo; e nas áreas de biologia e infectologia, permitindo estudos sobre a efetividade do uso do protótipo, e no seu uso direto, como agente de desinfecção dos seus laboratórios. Um protótipo simples e alinhado com a realidade local permite também a industrialização e comercialização do robô como produto final.
A proposta do protótipo prevê uma base robótica (sobre a qual o sistemas de luzes será instalado) de propósito geral, de forma que o projeto, e até mesmo a própria base do próprio protótipo, possa ser utilizado em outros projetos e experimentos.
Os benefícios citados estão alinhados com pelo menos dois Objetivos de Desenvolvimento Sustentável da ONU (ODS/ONU) – https://nacoesunidas.org/pos2015/agenda2030/:
O objetivo geral deste projeto de pesquisa é a elaboração e desenvolvimento de um robô móvel para combater a transmissão e contágio ocasionados pelo coronavírus, causador do COVID-19, fazendo uso de materiais mais sustentáveis e acessíveis, tornando o projeto de baixo custo e fácil manutenção, adaptável à outros experimentos, permitindo aproximar tecnologia ao ambiente escolar.
O robô móvel terá luzes UVC acopladas em sua base robótica e fará a navegação e desinfecção dentro de cada espaço da escola (salas de aula, biblioteca, refeitório, sala dos professores, banheiros, auditório, entre outros) liberando, de forma autônoma, as quantidades adequadas de luz UVC nesses ambientes de tal forma que a descontaminação seja efetiva.
A plataforma robótica será operada manualmente até o espaço a ser desinfectado. Ou seja, um funcionário da escola leva o robô até o local para que ele inicie a desinfecção. Ao ser acionado pelo funcionário da escola, o robô aguarda um determinado tempo (para que o funcionário se retire do ambiente) e inicia o processo de desinfecção navegando no ambiente e emitindo a luz UVC.
O código que controla as ações do robô será programado utilizando o ROS – Robotic Operating System. Nele são definidas as manobras que a plataforma robótica poderá executar (navegar em linha reta, rotação à direita, rotação à esquerda, parar, reduzir velocidade), as velocidades utilizada pelo robô (normalmente implementa-se dois tipos de velocidade, uma mais lenta e outra mais acelerada) e o mecanismo que irá ligar/desligar as luzes UV.
Este projeto irá entregar um robô móvel de baixo custo que utiliza tecnologia limpa UVC, protege as pessoas do processo perigoso de desinfecção de ambientes os quais podem potencialmente conter o coronavírus e garante a saúde de toda a comunidade escolar. Por consequência, protege a saúde de todos os familiares e amigos próximos das pessoas que participam da vida escolar.
Este projeto já está colocando em evidência o papel fundamental de apoio à pesquisa que a Universidade Federal de Santa Catarina desempenha, como mostram as reportagens publicadas recentemente nas mídias locais:
Jornal do Almoço: http://g1.globo.com/sc/santa-catarina/videos/v/pesquisadores-da-ufsc-projetam-robo-que-elimina-o-coronavirus/8836954/
Band Cidade: https://youtu.be/HB0WQhOKShU
Noticias UFSC: https://noticias.ufsc.br/2020/08/robo-movel-de-baixo-custo-para-desinfectar-ambientes-e-desenvolvido-em-pesquisa/
