IA em equipamentos de construção: Uma nova forma de construir

Normalmente, quando pensamos em equipamentos de construção e máquinas pesadas, imaginamos humanos operando manualmente essas máquinas potentes. No entanto, com a ascensão da IA, muitos veículos de construção estão agora automatizados para reduzir riscos, melhorar a segurança e aumentar a eficiência. Veículos autônomos e controlados remotamente estão se tornando mais comuns na indústria da construção. 

Por exemplo, a Volvo desenvolveu recentemente o TA15, um dumper totalmente autónomo projetado especificamente para transportar materiais pesados, como areia, cascalho e detritos de e para canteiros de obras. De acordo com o Departamento do Trabalho dos EUA, a indústria da construção tem a terceira maior taxa de lesões fatais. Ao integrar a IA na construção, podemos reduzir significativamente essas fatalidades e melhorar as medidas de segurança. Neste artigo, exploraremos como a IA está aprimorando os equipamentos de construção, tornando-os mais inteligentes, seguros e eficientes, ao mesmo tempo em que impulsiona a inovação em todo o setor da construção.

Entendendo como a IA é integrada em equipamentos de construção

Equipamentos e veículos de construção podem sofrer acidentes devido a ambientes de trabalho imprevisíveis e erro humano. No entanto, os sistemas habilitados por IA podem ajudar a gestão a abordar eficazmente os riscos no local de trabalho e a reduzir estes erros. A IA também pode ser utilizada em equipamentos de construção para otimizar o funcionamento dos equipamentos, monitorizar o desempenho das máquinas e automatizar os horários de manutenção. 

Aqui está uma análise mais detalhada das principais tecnologias que possibilitam essas inovações:

• Visão Computacional: As máquinas podem analisar dados visuais em tempo real usando modelos avançados como o Ultralytics YOLOv8, ajudando a monitorar canteiros de obras, rastrear inventário, garantir que os trabalhadores estejam usando equipamentos de segurança e rastrear a frequência por meio de reconhecimento facial.
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• Internet das Coisas (IoT): A IoT conecta dispositivos, permitindo que eles compartilhem dados. Dispositivos vestíveis inteligentes monitoram a saúde dos trabalhadores, enquanto sensores de proximidade e segurança alertam os trabalhadores sobre perigos e notificam a gerência quando o equipamento requer manutenção.
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• Análise Preditiva: Usando dados históricos e aprendizado de máquina, a análise preditiva prevê eventos futuros, identifica problemas potenciais e ajuda a otimizar os cronogramas. Também pode prever as condições climáticas para evitar interrupções no local.

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Aplicações da visão computacional em máquinas pesadas

A visão computacional está mudando a forma como o maquinário pesado opera em canteiros de obras, oferecendo soluções novas e inovadoras. Vamos analisar algumas aplicações interessantes que mostram o potencial da imagem e da análise de vídeo em equipamentos de construção. 

IA e balanças rodoviárias não tripuladas

Uma balança rodoviária é uma balança usada para medir o peso de veículos pesados. Isso é crucial na construção para garantir que os veículos cumpram os limites de peso de segurança durante o transporte. Tradicionalmente, esse processo depende de um operador de cabine para registrar manualmente detalhes como horários de entrada e saída do veículo, números de registro e pesos da carga. No entanto, essa abordagem manual pode ser lenta, propensa a erros humanos e carecer de transparência.

As balanças rodoviárias não tripuladas podem ajudar a melhorar a precisão, reduzir o erro humano, acelerar o processo e fornecer monitorização e transparência em tempo real para operações mais seguras e eficientes. Utilizam dispositivos integrados com IA, como sensores, câmaras, ecrãs LED e orientação vocal automatizada para otimizar todo o processo. À medida que o camião se aproxima do ponto de entrada, as câmaras equipadas com tecnologia de Reconhecimento Automático de Matrículas (ANPR) detetam a matrícula do veículo e verificam o seu registo. Se o registo for válido, o sistema concede acesso à balança. 

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Sensores de pesagem em movimento habilitados para IoT medem então o peso do caminhão enquanto ele se move e, se necessário, alertam o motorista para parar na posição correta para uma pesagem precisa. Os dados de peso são analisados e comparados com limites predefinidos e, se o caminhão estiver dentro desses limites, o motorista é direcionado para o portão de saída. Na saída, o sistema ANPR verifica novamente o veículo para garantir que ele corresponda ao que entrou, enquanto câmeras habilitadas para visão computacional monitoram o processo em busca de quaisquer irregularidades. O sistema alerta os supervisores e toma as medidas corretivas apropriadas em caso de problemas, como cargas com excesso de peso ou anomalias do motorista.

Monitoramento da sonolência do motorista com IA

Uma pesquisa do Departamento de Transporte dos EUA mostra que os caminhões são o modo mais comum para transportar mercadorias. Os motoristas de caminhão geralmente dirigem longas distâncias, incluindo viagens noturnas. Isso também é verdade na indústria da construção, onde os caminhões são essenciais para mover máquinas pesadas e materiais entre os locais, às vezes por grandes distâncias. Dirigir à noite pode levar à fadiga e a um risco aumentado de acidentes. Estudos mostram que 21% dos acidentes fatais são causados por sonolência do motorista. 

Para resolver este problema, os fabricantes de caminhões estão usando visão computacional para monitorar a sonolência do motorista. Técnicas de visão computacional como reconhecimento facial, estimativa de pose e detecção de objetos podem ser usadas para monitorar o movimento dos olhos, a posição da cabeça e as expressões faciais de um motorista. Por exemplo, se as pálpebras de um motorista se fecharem além de um intervalo especificado, o sistema pode detectar e soar o alarme para alertar o motorista. Os sistemas de detecção de sonolência do motorista são amplamente utilizados em caminhões Tata e outras empresas automotivas.

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Veículos de construção autônomos e IA

As condições de trabalho em canteiros de obras podem ser difíceis, especialmente em temperaturas extremas. Por exemplo, em locais de escavação, os trabalhadores geralmente enfrentam calor intenso, o que afeta sua capacidade de trabalhar com eficiência e exige pausas frequentes para hidratação e descanso. Para ajudar a reduzir o tempo de inatividade nessas condições, os pesquisadores estão desenvolvendo veículos de construção autônomos, como bulldozers e guindastes.

Essas máquinas autônomas são equipadas com câmeras de alta resolução e tecnologia de visão computacional que analisam o terreno e avaliam fatores como inclinação, solo macio e áreas irregulares. Eles usam detecção de objetos para reconhecer pessoas e equipamentos, aumentando a segurança, parando automaticamente quando um obstáculo é detectado. Pesquisadores da Universidade de Ciência e Tecnologia de Huazhong (HUST), em colaboração com a Shantui, desenvolveram recentemente um bulldozer autônomo que pode operar em temperaturas extremas tão baixas quanto -10°C.

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Otimização de combustível em máquinas pesadas

A otimização de combustível é vital para empresas de construção, mas implementar práticas de eficiência de combustível pode ser um desafio. Com preços de combustível flutuantes e vários motoristas operando veículos de construção, o gerenciamento manual do consumo de combustível se torna complexo. Sistemas de gerenciamento de combustível orientados por IA podem ser usados para aprimorar o processo e reduzir o consumo de combustível.

Esses sistemas de gerenciamento de combustível com IA são treinados com grandes conjuntos de dados para otimizar o uso de combustível, gerando várias opções de rota e recomendando a rota mais eficiente em termos de combustível. Além disso, eles podem ser integrados à unidade de controle do motor (ECU) do veículo para fornecer recomendações de mudança de marcha em tempo real. Ao seguir essas recomendações orientadas por IA, os padrões de direção de diferentes motoristas podem ser otimizados, resultando em maior eficiência de combustível.

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Prós e contras da IA em equipamentos de construção

O equipamento de construção integrado com IA oferece uma variedade de vantagens, desde a tomada de decisões orientada por dados até o monitoramento em tempo real. Aqui estão alguns benefícios importantes:

• Vida útil prolongada do equipamento: O monitoramento regular e a manutenção oportuna aumentam a longevidade do maquinário.
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• Tempo de inatividade reduzido: Processos automatizados e manutenção preditiva minimizam o tempo de inatividade do equipamento.
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• Melhor tomada de decisão: Fornece insights orientados por dados, permitindo uma gestão mais inteligente de recursos e operações.

No entanto, apesar da crescente adoção de IA na construção, ainda existem alguns desafios a serem considerados:

• Alto investimento inicial: Embora a IA possa levar a economias a longo prazo, o custo inicial da implementação destes sistemas é substancial, o que pode ser uma barreira para empresas menores.
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• Preocupações com a privacidade: Como a IA depende muito de dados, garantir o armazenamento seguro e a proteção dessas informações é fundamental para evitar acesso não autorizado.
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• Mão de obra qualificada: Integrar IA em equipamentos de construção requer treinamento especializado, e ensinar os trabalhadores a usar essas tecnologias pode ser um desafio significativo, especialmente com horários exigentes.

O impacto dos veículos de construção orientados por IA

A indústria da construção está adotando rapidamente a IA, com empresas como a Caterpillar e a Daimler liderando o caminho no desenvolvimento de caminhões autônomos. Em 2019, a Daimler introduziu um protótipo funcional de seu caminhão autônomo, que deve chegar ao mercado em 2027. O caminhão de transporte autônomo da Caterpillar, o 797F, já está tornando as operações de mineração mais eficientes. Grandes empresas como BHP Group, Rio Tinto e Barrick Gold estão usando o 797F 24 horas por dia, relatando zero lesões no local de trabalho. Da mesma forma, a TuSimple, uma empresa chinesa de caminhões autônomos, afirma que seus caminhões são 11% mais eficientes em termos de combustível do que os dirigidos manualmente. Em junho de 2023, a TuSimple concluiu com sucesso uma corrida sem motorista de 39 milhas em uma via pública aberta na China.

À medida que os caminhões autônomos continuam a impactar positivamente a indústria da construção, espera-se que o mercado cresça a uma taxa de crescimento anual composta (CAGR) de 10%. Com os equipamentos de construção orientados por IA melhorando a segurança e a eficiência de combustível, as empresas estão caminhando para ambientes de trabalho mais seguros e sustentáveis.

O futuro da IA em veículos de construção

A IA está revolucionando o setor da construção e tornando as máquinas pesadas mais inteligentes, seguras e eficientes. De veículos autônomos a sistemas de IA que otimizam o uso de combustível e monitoram canteiros de obras em tempo real, essas tecnologias estão ajudando a reduzir erros e economizar dinheiro. Embora existam desafios, como o custo de implementação da IA e o treinamento de trabalhadores, os benefícios são substanciais. Com a IA impulsionando a inovação, o futuro da construção está definido para ser mais produtivo, sustentável e inovador do que nunca. 

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