Como a AMP Robotics está mudando a indústria da reciclagem com robôs

Em um centro de reciclagem da RDS em Roanoke, na Virgínia, dois robôs de 130 quilos – que mais parecem aranhas – vasculham uma fila interminável de lixo. A perna magra de um deles, que depende da visão do computador para detectar recicláveis, arranca um pedaço de plástico azul de uma esteira rolante, enquanto o outro pega um pedaço de uma velha garrafa de água. Em seguida, as máquinas colocam esses pedaços em recipientes de classificação usando uma pinça a vácuo.

Para as mais de 600 instalações de reciclagem instaladas nos Estados Unidos, que processam cerca de 67 milhões de toneladas de resíduos, esses robôs de pernas longas da AMP Robotics são uma resposta aos atuais gargalos enfrentados pela indústria. Mesmo antes da pandemia, a empresa já começava a ganhar força. Mas, à medida que as embalagens das entregas em domicílio se amontoavam nos centros de reciclagem e as contratações ficaram ainda mais difíceis porque os trabalhadores temiam ficar doentes, o negócio da AMP prosperou. “É um trabalho repetitivo e não ergonômico, e você está cercado por coisas anti-higiênicas, como agulhas hipodérmicas”, diz o fundador e CEO da AMP, Matanya Horowitz. “Com a Covid-19 ainda sendo um problema, os funcionários ficaram inseguros por tocar em materiais que talvez tivessem vindo de locais infectados.”

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A AMP, que tem sede em Louisville, no Colorado, vendeu ou alugou 100 de seus robôs com inteligência artificial desde 2017 para mais de 40 instalações de reciclagem na América do Norte, Europa e Japão. Eles não são baratos – podem custar até US$ 300.000 para compra ou US$ 6.000 por mês para aluguel -, mas esses centros de reciclagem estão apostando que a pesada despesa será recompensada com custos menores com funcionários e maior eficiência. A Forbes estima que a receita da AMP este ano chegará a US$ 20 milhões, o dobro de 2019. E há muito espaço para crescimento: a reciclagem é um mercado de US$ 6,2 bilhões nos EUA e, enquanto o mercado geral tem crescido a taxas de menos de 2% ao ano (pré-pandemia), essas instalações estão tentando descobrir como obter mais de seus resíduos, já que a maioria ainda vai para aterros sanitários.

Graças à sua promessa tecnológica e ao rápido crescimento, a AMP foi destaque na lista da Forbes das 50 empresas de IA para ficar de olho e no levantamento da Survivors and Thrivers de 25 pequenos negócios que tiveram desempenho notável durante a pandemia. Horowitz, que tem Ph.D. em robótica pelo California Institute of Tecnology (Caltech), iniciou o negócio com o próprio dinheiro, mas hoje a AMP já arrecadou US$ 23 milhões em financiamentos de venture capital. Segundo estimativas da Forbes, a empresa atingiu uma avaliação de US$ 100 milhões com sua última rodada, em novembro de 2019, liderada pela Sequoia.

“Na minha opinião, Matanya é um dos 50 melhores roboticistas do mundo”, diz o sócio da Sequoia Shaun Maguire, colega de classe do empreendedor que liderou a rodada de financiamento.

DE PAI PARA FILHO

Barbudo e careca aos 33 anos, Horowitz fala com admiração infantil quando o assunto é automação. Ele se apaixonou por robôs assistindo a desenhos animados dos “Transformers” e “Voltron” enquanto crescia em Boulder, no Colorado. Seu pai, Isaac, um professor de engenharia da Universidade do Colorado, era conhecido na área por seu trabalho na teoria do controle, um conceito baseado na matemática por trás do planejamento e reação ao ambiente que era usado, na época, para aviões de combate e fábricas de produtos químicos. Isaac Horowitz (falecido em 2005) não falava sobre seu trabalho em casa, mas, anos depois, seu filho acabou fazendo um doutorado sobre o mesmo tema porque achava que a matemática subjacente seria necessária para robôs e inteligência artificial. “Pode ter sido genético”, diz Matanya.

O fundador da AMP acelerou sua educação com aulas de nível universitário durante o ensino médio e concluiu o bacharelado e o mestrado em engenharia elétrica da Universidade de Colorado Boulder (junto com três outros diplomas em ciência da computação, matemática aplicada e economia) em quatro anos. Ele passou um tempo em um laboratório de pesquisa hackeando equipamentos domésticos para realizar atividades cooperativas. Após a faculdade, mudou-se para a Califórnia, concluindo o doutorado, focado no planejamento robótico na Caltech.

Enquanto estava lá, Horowitz foi conquistado pela tecnologia emergente de deep learning, que permite que os robôs vejam as coisas da mesma forma que os humanos, através da visão computacional. Enquanto outros jovens roboticistas buscavam tecnologias mais chamativas, como carros ou drones autônomos, Horowitz descobriu o campo monótono da reciclagem. Ele percebeu que a indústria, lenta em adotar novas tecnologias, apresentava uma oportunidade perfeita para usar tecnologia de ponta sem ter que competir com o Google ou a Lockheed Martin. Ele também planejava usar a robótica para diminuir a quantidade de lixo que não é reciclado e melhorar o meio ambiente.

Para aprender sobre o assunto, o empreendedor passava seus fins de semana dirigindo para instalações de reciclagem em Los Angeles. Durante essas viagens, ele ficou surpreso com a quantidade de trabalho necessário para separar o lixo (e como era desagradável). “Eu via pilhas de lixo com fraldas em cima. Quando alguém tentava tirar uma mangueira de jardim dessa pilha, outras coisas caiam sobre os trabalhadores”, lembra ele. Esse tipo de situação, imaginou, tornava a indústria de reciclagem ideal para ser levada à era moderna por meio da automação.

No outono de 2014, Horowitz abandonou sua pesquisa de pós-doutorado na Caltech e voltou para o Colorado para iniciar a AMP Robotics, batizada por seu objetivo tecnológico de “manipulação e percepção autônoma”. Naquela época, usar robôs para reciclagem “já tinha sido uma ideia cogitada por quase todo mundo”, diz Horowitz. Mas só pôde se tornar realidade depois que velocidades de processamento maiores aumentaram o potencial do deep learning para transformar os robôs de fabricação automotiva existentes em uma variedade de novos casos de uso baseados em correias transportadoras.

Os robôs de reciclagem estavam mais avançados na Europa do que nos Estados Unidos. A Bollegraaf, que tem sede em Appingedam, na Holanda e registrou patentes para esse tipo de robôs na década de 1990, por exemplo, criou máquinas que dependem de espectroscopia e da altura dos objetos para separar o lixo. Enquanto isso, a ZenRobotics, sediada em Helsinque, na Finlândia, tinha alguns modelos que podiam classificar materiais de construção e demolição com câmeras codificadas por cores, sensores a laser e detectores de metal baseados em pesquisas neuro robóticas. Horowitz adotou uma abordagem semelhante, mas focou na reciclagem de fluxo único, onde jornal, papelão e plásticos são todos misturados, como a área para aplicar o deep learning que poderia ensinar os robôs a reconhecerem objetos com base em cores, formas, texturas e logotipos.

ROBÔS BARATOS – E SENSÍVEIS

Durante os primeiros dois anos, Horowitz e sua equipe de menos de 10 funcionários tentaram construir um robô funcional usando fundos limitados de doação, muitos deles do governo. Os primeiros robôs eram feitos com madeira e mangueiras de jardim em vez de materiais padrão da indústria como o alumínio, o que resultou em máquinas baratas que pesavam apenas 15 quilos. Em determinada ocasião, um desses robôs se partiu depois que uma grande quantidade de partículas de poeira de papel se acumulou no interior do maquinário. Horowitz até planejou reaproveitar uma parte da carcaça como esteira rolante, mas foi salvo graças a fundos provenientes de uma cervejaria ambientalmente consciente, a Oskar Blues, que estava oferecendo subsídios para unidades de reciclagem e para escolas comprarem lixeiras. “Deveríamos ter optado pelo robô mais robusto possível desde o início”, diz Horowitz.

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No final de 2016, a equipe encontrou uma solução durável no sistema em forma de aranha, que pesava 800 quilos, incluindo a estrutura. Mas eles continuaram tendo problemas na tecnologia de classificação – e para encontrar insetos. Uma semana antes de enviar a primeira unidade para um cliente em Nebraska, o robô ainda estava encontrando dificuldades para pegar galões de leite de plástico. Ao socar a garrafa para achatá-la, o braço robótico fazia a tampa voar. Uma vez a cada 500 mil galões de leite (uma frequência que se traduz em uma vez a cada duas semanas) o mecanismo falhava. Horowitz relembra: “O robô se chocava contra o galão e os braços do robô explodiam.”

Horowitz se encarregou de descobrir uma maneira melhor de aplicar a alça de sucção da máquina ao material plástico. O truque era modular o braço do robô para acelerar e desacelerar de uma maneira específica e ajustar a elasticidade de suas molas para que atingisse os galões de leite como um travesseiro – em vez de um pedaço de cimento. Em uma semana, Horowitz tinha um novo protótipo. “Ele fechou essa lacuna em tão pouco temo porque provavelmente é 10 vezes mais inteligente do que as outras pessoas”, diz Rob Writz, diretor de desenvolvimento de negócios da AMP e funcionário número seis da empresa.

O empreendedor e sua equipe finalmente resolveram todos os bugs de visão computacional em 2017. Ele, então, levou o robô para investidores de risco e levantou US$ 3,2 milhões em outubro, permitindo que a empresa finalmente comprasse equipamentos de alta qualidade. Horowitz vendeu seus primeiros cinco robôs naquele mesmo ano. Em 2018, a AMP começou a fornecer inteligência artificial para a empresa canadense de Machinex, líder em equipamentos de reciclagem, a fim de difundir seu nome no mercado rapidamente.

As vendas começaram a aumentar no ano passado. A Single Stream Recyclers, de Sarasota, na Flórida, comprou seis robôs em maio de 2019 e encomendou mais oito em setembro. Os robôs da AMP ajudaram a instalação a diminuir os custos operacionais. Também em 2019, a RDS, com sede em Portsmouth, na Virgínia, assinou um contrato de arrendamento de cinco anos para quatro robôs, dois para separar materiais e dois para controle de qualidade. “Mesmo antes da pandemia, não conseguíamos encontrar ninguém para trabalhar para nós”, diz o presidente da empresa, Joe Benedetto. “Estávamos pagando bem acima do salário mínimo, mas mesmo assim não encontrávamos candidatos ao emprego. Quando alguém aceitava, ficava por, no máximo, uma semana.”

Embora a tecnologia da AMP seja incipiente, a economia de seus robôs faz sentido para a maioria das instalações de reciclagem nos Estados Unidos, de acordo com o consultor de reciclagem Juri Freeman. As máquinas custam até US$ 300.000, mas os operadores de instalações de reciclagem dizem que esperam que elas durem de cinco a dez anos, talvez até mais. Embora os custos trabalhistas variem por região, os trabalhadores da reciclagem ganham cerca de US$ 25.000 por ano. Mas os robôs são muito mais produtivos do que os humanos, com capacidade de coletar 80 peças por minuto contra 40 – ou seja, cada máquina pode lidar com o trabalho de, pelo menos, dois funcionários, enquanto libera essas pessoas para fazerem outros trabalhos no centro de reciclagem. Adicione outros custos de emprego, como despesas de treinamento e compensação de trabalhadores, e apenas dois funcionários podem custar pelo menos US$ 70.000 por ano, o que significa que o alto preço dos robôs se paga em três ou quatro anos.

É uma aposta de longo prazo, mas há uma vantagem adicional: como os robôs são mais precisos na classificação de resíduos do que as pessoas, as instalações de reciclagem, que operam com margens de lucro baixas, podem melhorar a quantidade de material reciclado que vendem. Isso é especialmente importante hoje, pois esses estabelecimentos ainda estão lutando para encontrar novos mercados para seus materiais depois que a China, o maior mercado do mundo, praticamente baniu quase todos os resíduos importados em 2018, uma decisão que resultou no envio de material reciclado que poderia ter sido vendido para aterros sanitários por não serem suficientemente puros. Na verdade, o índice de materiais reciclados nos EUA é de apenas 35%, de acordo com a Agência de Proteção Ambiental. “É aí que entra a AMP”, diz Freeman. “Isso pode ajudar as instalações a obterem produtos melhores e mais limpos. A empresa está fazendo muito progresso na limpeza dos materiais finais, fazendo com que sejam vendidos por um valor mais alto.”

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Este ano, as vendas da AMP aumentaram rapidamente por conta da pandemia de Covid-19. Não apenas os trabalhos de triagem tornaram-se ainda menos atraentes, mas o aumento nas compras online colocou bilhões de caixas de papelão da Amazon e de outros lugares em latas de reciclagem. “Esses espaços estão fazendo pedidos maiores agora”, diz Horowitz. “Em vez de um robô, eles estão dizendo: ‘Talvez precisemos de seis pra já’.”

Com o aumento da demanda e dinheiro para gastar, a AMP agora está focada na expansão fora da América do Norte e no aumento dos casos de uso para seu sistema de visão computacional. A empresa começou a aplicar sua solução de reciclagem municipal em indústrias adjacentes, como a de separação de baterias de fios do lixo eletrônico ou de entulhos de demolição para construção. O objetivo: construir uma base de conhecimento para que os robôs possam, um dia, processar praticamente qualquer tipo de resíduo.

Horowitz imagina seus robôs transformando lixo de aterro em produtos úteis, da mesma forma que os índios das planícies dos EUA utilizavam a carne, peles e até mesmo esterco de cada búfalo que matavam. “Você tem todo esse material que a sociedade produz – garrafas de plástico, pedaços de madeira, drywall – e as pessoas pagam por isso, mas são itens que não tem valor uma vez que vão para o lixo”, diz ele. “Por que não estamos usando todas as partes do búfalo?”, pergunta.

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