Robótica e Manufatura Aditiva em 2023

Foi um grande ano para o avanço tecnológico, com avanços realizados em computação quântica e 5G para AR/VR, grandes modelos de linguagem e inteligência artificial (IA). O cenário tecnológico foi dramaticamente alterado por essas inovações revolucionárias.

Hoje, vamos cobrir duas indústrias proeminentes, Robótica e Manufatura Aditiva, para ver para onde estamos nos movendo.

A robótica desfrutou de um 2023 particularmente emocionante com o surgimento de novas tecnologias, à medida que os desenvolvedores continuavam a empurrar os limites do que os robôs podem fazer. Todos esses avanços no setor apontam para a robótica como a tecnologia dominante no cenário tecnológico em constante mudança, pois revolucionam a forma como trabalhamos, vivemos e nos divertimos, tornando-se uma parte essencial de nossas vidas.

Em seguida, há a manufatura aditiva (AM) ou manufatura de camada aditiva (ALM), que é tudo sobre impressão 3D. É um processo controlado por computador para depositar materiais, geralmente em camadas, para criar objetos a partir de dados de modelo tridimensional.

Então, vamos ver os principais desenvolvimentos realizados nessas duas indústrias em 2023!

Robôs Humanoides Lideram a Robótica

A robótica é o campo que lida com a concepção, design, construção e uso de robôs para realizar tarefas normalmente feitas por seres humanos. Aqui, os robôs são máquinas operadas automaticamente que frequentemente realizam tarefas simples e repetitivas de forma independente.

Este ano, vimos vários robôs humanoides chamados robôs humanoides fazendo manchetes. Esses são chamados de robôs humanoides porque são semelhantes à forma do corpo humano e normalmente têm um torso, cabeça, braços e duas pernas. Primariamente, esses robôs são construídos para interagir com ferramentas humanas e são usados para inspeção e manutenção também. As últimas iterações desses robôs podem falar, andar e trabalhar como humanos.

Alguns dos robôs humanoides populares incluem Nadine, da empresa japonesa Kokoro, que é um robô empático com personalidade, humor e emoções que faz contato visual e retorna saudações. Geminoid DK é outro robô humanoide ultra-realista que se parece com um humano. O robô humanoide Junco Chihira foi criado pela Toshiba, trabalha em um centro de informações turísticas e possui capacidades de reconhecimento de voz. Em seguida, há Jia Jia, que pode manter uma conversa normal com expressões faciais microbianas com a ajuda de algoritmos de geração de voz e tecnologias de reconhecimento facial.

Não podemos esquecer de Sophia, que é considerada o robô humanoide mais avançado. Lançado em 2016 e projetado pela Hanson Robotics, Sophia é o primeiro robô cidadão do mundo e também é o embaixador de inovação em robótica do programa de desenvolvimento das Nações Unidas. Ela foi criada com o objetivo de fazer um robô capaz de adquirir habilidades sociais, portanto, incorporado com redes neurais e IA para reconhecer rostos humanos e entender seus gestos e emoções.

A agência espacial NASA também desenvolveu seu próprio robô humanoide chamado Valkyrie, que tem 6 pés 2 polegadas de altura e pesa 300 libras (136 kg). Esse robô humanoide bipedal agora entrou nas fases finais de teste no Centro Espacial Johnson da NASA, no Texas. O robô é projetado para trabalhar em ambientes danificados ou degradados, o que significa áreas atingidas por desastres naturais.

Robôs como Valkyrie também podem operar no espaço um dia, com Shaun Azimi, Líder da Equipe de Robótica Dexterous da NASA, dizendo que no espaço, robôs humanoides poderiam potencialmente lidar com tarefas arriscadas para que os astronautas possam se concentrar em exploração e descoberta. Com isso, a ideia não é substituir as tripulações humanas, mas ter robôs humanoides fazendo o trabalho “tedioso, sujo e perigoso” como limpar painéis solares ou inspecionar equipamentos com defeito de espaçonaves, enquanto os humanos se concentram em “atividades de nível superior”.

Para isso, a NASA se associou a empresas de robótica, como a Apptronik, com sede no Texas, que está desenvolvendo o Apollo com capacidade para estar “online 22 horas por dia” para realizar tarefas orientadas à cadeia de suprimentos em armazéns e plantas de manufatura e, no futuro, se mudar para varejo e entrega, e então para o espaço. A Apptronik planeja começar a fornecer esses robôs às empresas no ano seguinte.

Além disso, outros robôs humanoides que surgiram este ano incluíram o Optimus da Tesla, o H1 da Unitree, o Phoenix de sexta geração da Sanctuary AI e o Figure 01 da Figure AI. Na verdade, a China anunciou recentemente seus planos de produzir em massa robôs humanoides até 2025. Enquanto isso, a Agility Robotics está construindo uma fábrica, “RoboFab”, para produzir até 10.000 robôs por ano. A gigante do comércio eletrônico Amazon também começou a realizar os primeiros testes comerciais de um robô humanoide.

A Boston Dynamics está fazendo um ótimo trabalho nesse espaço. Vamos aprender sobre eles.

1. Boston Dynamics

No mundo dos robôs humanoides, a Boston Dynamics é o nome mais conhecido, que no início deste ano postou vídeos de seu robô Atlas correndo, pegando pranchas e jogando uma bolsa de ferramentas em um canteiro de obras simulado. De acordo com o líder de controle do Atlas, Ben Stephens, ainda há um “longo caminho” para que os robôs bipedais possam trabalhar ao lado dos humanos de forma confiável, mas “esse é o futuro da robótica”.

Fundada em 1992 como uma spin-off do MIT, a Boston Dynamics é uma empresa de design de robótica que também desenvolve software para simulação e treinamento humanos. A missão da empresa é conceituar e criar robôs excepcionais que reduzam o perigo e os aspectos fisicamente difíceis do trabalho e enriqueçam a vida das pessoas.

Seu robô humanoide Atlas, que define como “o robô humanoide mais dinâmico do mundo”, permite que a Boston Dynamics empurre os limites da mobilidade e manipulação bimanual de todo o corpo. O Atlas é usado para explorar o potencial do fator de forma humanoide e demonstra os esforços da empresa para desenvolver a próxima geração de robôs com mobilidade, percepção e inteligência.

IA para Interação Humano-Robô

A inteligência artificial, ou IA, que é a inteligência de máquinas ou software, testemunhou um tremendo progresso este ano para se tornar uma força motriz na transformação de muitas indústrias, incluindo a robótica. Através do aprendizado de máquina, a IA está permitindo que os robôs aprendam e realizem tarefas específicas.

As técnicas de IA são necessárias para que os robôs possam entender o comportamento humano, gestos e linguagem corporal e expressar emoções. Os pesquisadores estão usando técnicas como reconhecimento de emoções, reconhecimento de voz e modelos de linguagem preditiva para não apenas melhorar a comunicação do robô, mas também interagir de forma mais inteligente emocionalmente.

Os avanços na IA dão aos robôs capacidades cognitivas que anteriormente não eram possíveis, tornando os robôs alimentados por IA indispensáveis em uma variedade de indústrias. Essa interseção de robótica e IA também está dando origem a outras indústrias, com o mercado de IA Robotics atualmente tendo um tamanho de apenas mais de $15 bilhões e esperado para subir para $36,78 bilhões até o final desta década.

A IA está sendo aplicada na robótica de muitas maneiras, começando com o aprendizado de máquina. Ao aprender com dados e experiências, que é essencial para tarefas que exigem reconhecimento de padrões, o desempenho dos robôs pode ser aprimorado. Os robôs também utilizam visão computacional alimentada por IA para analisar informações visuais, que é essencial para reconhecer objetos, pessoas e obstáculos que os ajudam a navegar.

Os algoritmos de IA ainda apoiam os robôs na formulação dos melhores caminhos para navegar em seus ambientes complexos, aprimorando sua finesse ao permitir o controle preciso de braços e garras e tomar decisões autônomas para se adaptar a situações dinâmicas sem exigir intervenção humana contínua.

A integração do Processamento de Linguagem Natural (NLP) permite que os robôs entendam comandos humanos e respondam a eles melhor, aprimorando seu valor nas interações humano-robô e tornando-os mais fáceis de usar. Nessa esfera, o ChatGPT da OpenAI, a maior história em robótica, automação e IA este ano, sinalizou uma nova era na interação humano-computador.

O ChatGPT é uma ferramenta de NLP impulsionada por tecnologia de IA que permite ter conversas semelhantes a humanas com um chatbot. Em questão de alguns meses, o ChatGPT ganhou 100 milhões de usuários, o que levou a uma série de empresas a lançar seus próprios programas de IA geradora. Outros grandes modelos de linguagem (LLM) — que fazem IA geradora ou IA conversacional — incluem o LLM Gemini do Google, que alimenta o Bard, o Olympus da Amazon e o Llama 2 da Meta.

Esse desenvolvimento em IA geradora abriu novas possibilidades na indústria de robótica. Por exemplo, no início deste ano, a Microsoft aprimorou o ChatGPT para operar um braço robótico e navegar em um drone aéreo. A empresa também anunciou planos para desenvolver robôs alimentados por GPT e usar IA geradora na criação de robôs. Ao mesmo tempo, pesquisadores na Suíça e nos Países Baixos usaram insights do ChatGPT para desenvolver um robô de colheita de tomates. Em seguida, há a Agility Robotics, que explorou o uso de LLMs para controlar seu robô de manipulação móvel, Digit.

Como vimos, a IA está ajudando a elevar as capacidades dos robôs para torná-los mais flexíveis, inteligentes e proficientes na execução de várias tarefas. Também está tornando possível que os robôs reconheçam gestos humanos, entendam intenções e façam respostas apropriadas, permitindo uma colaboração mais eficiente e segura entre humanos e robôs.

Clique aqui para a lista de ações de cirurgia robótica.

2. Hanson Robotics

Essa empresa de IA e robótica cria máquinas socialmente inteligentes e é responsável pelo renomado Sophia the Robot. A Hanson Robotics está envolvida em ciência de materiais, robótica, pesquisa e desenvolvimento de IA e design de experiência para “trazer robôs à vida” como não apenas produtos úteis, mas também personagens envolventes.

Em novembro de 2023, a empresa de robótica com sede em Hong Kong desenvolveu o primeiro robô humanoide de IA do mundo, Mika, em colaboração com a empresa de estilo de vida de luxo Dictador. Mika se juntou à Dictador como seu CEO para ser “responsável pelo projeto Arthouse Spirits DAO e comunicação com a comunidade DAO” em nome da empresa.

Isso não é tudo. Mika também recebeu o título de Professor Honorário durante a Inauguração da Universidade Collegium Humanum 2023/24 e fez um discurso destacando os avanços que estão acontecendo no campo da IA. David Hanson, CEO da Hanson Robotics, enfatizou a importância de “humanizar” a tecnologia de IA e que a IA precisa ser ensinada a “se importar com as pessoas”.

Impressoras 3D Avançadas

Embora a primeira tecnologia de impressão 3D tenha sido inventada nos anos 80, ela cresceu significativamente nos últimos anos, com seu tamanho de mercado global valendo $18,33 bilhões em 2022. Esse mercado é projetado para crescer para quase $100 bilhões até 2032.

À medida que as empresas começaram a oferecer impressoras 3D de consumo baratas na década de 2010, em combinação com a febre da mídia, gigantes como General Electric e Hewlett Packard entraram no espaço, e agora a indústria está vendo aplicações do mundo real em áreas como:

• Prototipagem e desenvolvimento de produtos
• Manufatura
• Médica
• Aeroespacial
• Construção
• Automotiva
• Educação
• Pesquisa e mais

Dessa forma, está disruptando mercados tradicionais para ajudar outras empresas a acelerar a finalização do design, produzir mais e inovar mais rápido.

No mundo da manufatura aditiva ou impressão 3D, as empresas estão trabalhando para melhorar o desempenho das impressoras 3D para permitir processos e casos de uso específicos. Os avanços nesse campo estão reduzindo os requisitos de energia para os processos de manufatura aditiva e melhorando o movimento da impressora. Esses avanços levam a uma redução no custo da impressão 3D e ajudam a tecnologia a ganhar maior acessibilidade.

Dada a popularidade das impressoras 3D e a inovação sendo o padrão na manufatura aditiva, muitas startups estão trabalhando para melhorar a tecnologia. Por exemplo, a startup finlandesa Brinter criou uma biimpressora modular para as indústrias médica e de ciências da vida. Sua biimpressora suporta uma variedade de bioinks e vem com luz UV incorporada para fins de desinfecção, permitindo que os pesquisadores imprimam órgãos, modelos de câncer e medicamentos personalizados.

Nos EUA, a startup Verde Mantis desenvolveu uma impressora 3D de mesa que é fácil de usar e fornece modo de impressão plug-and-print. Essa impressora também apresenta uma câmera incorporada, uma plataforma de auto-nivelamento e um módulo Raspberry Pi.

Outros avanços em impressoras 3D incluem a tecnologia de Síntese de Fotossíntese Híbrida (HPS) que combina tecnologia de laser (SLA) e DLP para aproveitar sua resolução e velocidade, ajudando a alcançar melhores resultados na impressão 3D de resina. Além de avançar a própria impressora 3D, as empresas também estão desenvolvendo novos materiais.

A UpNano é uma dessas empresas que criou o UpFlow para a impressão 3D micro de dispositivos microfluídicos em sua impressora, permitindo que a startup de medtech Fertilis desenvolva um dispositivo de cultura de células para o mercado de FIV.

A automação, os avanços no software, a impressão 3D de metal e o surgimento da cadeia de suprimentos digital são outras tendências nesse setor. No entanto, desafios permanecem na forma de dificuldade de escala, limitações tecnológicas e custo de equipamentos, materiais e pré e pós-processamento.

A impressão 3D finalmente está recebendo a atenção após estar nas sombras por muito tempo, o que, segundo seus defensores, pode produzir em massa tudo, desde componentes de aviões até equipamentos médicos.

3. Stratasys

Fundada em 1989, a Stratasys é conhecida por produzir soluções para várias indústrias e se orgulha de seu fundador ter criado uma das primeiras impressoras 3D. A empresa de capital aberto tem um valor de mercado de $1 bilhão, pois suas ações são negociadas a $14,51, com um aumento de 22,34% este ano. A receita da empresa nos 12 meses trailing (TTM) é de 630,579 milhões, com um EPS (TTM) de -1,61, P/E (TTM) de -9,03 e ROE (TTM) de -4,82%.

Recentemente, a empresa recebeu uma oferta de aquisição não solicitada da Nano Dimension Ltd. para todas as ações que não possui atualmente por $16,50 a ação em dinheiro, dando à empresa uma valorização de $1,1 bilhão. Isso veio após a Stratasys ter encerrado a fusão proposta de $1,8 bilhão com a Desktop Metal devido à maioria dos acionistas ter rejeitado o negócio. A Nano Dimension possui cerca de 14% das ações da empresa e fez várias tentativas este ano para adquirir as ações restantes.

Quando se trata da impressora FDM mais recente da empresa, F3300, projetada para escalabilidade, a Stratasys trabalhou com a ATI para construir um trocador de ferramentas personalizado que permite que o usuário implante um dos quatro extrusores de cada vez. Isso dá ao usuário mais flexibilidade em relação à redundância do extrusor, bem como a capacidade de imprimir várias cores em uma peça e incorporar duas resoluções diferentes. A empresa anunciou que a Toyota será sua primeira cliente a comprar a nova impressora 3D F3300 da Stratasys.

Clique aqui para a lista de ações de impressão 3D e manufatura aditiva.

Conclusão

O mundo está mudando a um ritmo acelerado, e com isso, as empresas de manufatura aditiva continuam a desenvolver materiais personalizados e melhorar o desempenho das impressoras 3D, enquanto o mundo da robótica está vendo avanços que os tornam mais inteligentes e permitem que interajam com os humanos de forma mais eficiente.

Podemos esperar ver produtos ainda mais sofisticados no futuro, com os avanços em ambos os campos tendo o potencial de mudar muitas indústrias, fornecer novas oportunidades de emprego e educação e melhorar nosso dia a dia.