Mapear uma gruta começa de uma forma pouco cinematográfica: uma pessoa segura uma bússola e um inclinómetro, outra mede distâncias com uma fita e alguém regista tudo num caderno. Só depois de regressar à superfície é que os dados podem ser processados para construir uma representação tridimensional dos túneis, salas e desníveis.
Phil Underwood, espeleólogo e criador do projecto, passou cerca de duas décadas a tentar retirar trabalho repetitivo desse processo. Na Hackaday Europe 2026, apresentou a evolução do seu projecto open source Shetland Attack Pony — uma família de instrumentos concebidos para medir distâncias, orientação e inclinação dentro de ambientes estreitos, húmidos e sujeitos a choques.
A geração mais recente acrescenta uma mudança importante: um Raspberry Pi 5 Compute Module e duas câmaras preparadas para condições de pouca luz. A ideia é combinar as imagens com os dados de rumo e ângulo recolhidos pelo equipamento para gerar, por fotogrametria, um modelo tridimensional texturizado do interior da gruta, reduzindo a quantidade de reconstrução manual necessária depois do levantamento.
De uma bússola electrónica a um modelo 3D
O primeiro instrumento de Underwood, desenvolvido em 2008, usava um microcontrolador PIC18LF2550 de 8 bits, um pequeno visor, um acelerómetro e um magnetómetro. O sistema conseguia calcular a orientação e o ângulo do aparelho, mas a distância ainda tinha de ser medida separadamente. Mesmo assim, dois terços do levantamento deixavam de depender de contas e leituras manuais.
A primeira geração do instrumento de levantamento apresentado por Underwood. A fotografia é publicada pela Hackaday no contexto da evolução histórica do projecto; os detalhes do aparelho não são suficientemente legíveis para permitir uma identificação independente apenas pela imagem. Crédito: Phil Underwood/Hackaday.
Em 2020, a plataforma passou para um microcontrolador de 32 bits, incorporou uma estrutura impressa em 3D e recebeu um telémetro laser. A evolução seguinte, em 2023, melhorou a caixa, os botões e a interface, enquanto o firmware passou a ser escrito em CircuitPython. Segundo Underwood, a linguagem mais acessível ajudou a atrair contribuições externas para o projecto.
O SAP6, a versão documentada publicamente no repositório de Underwood, combina um telémetro laser, sensores de orientação, Bluetooth e firmware CircuitPython. O GitHub disponibiliza o código e os desenhos de hardware sob a licença GPL-3.0, permitindo construir, estudar e modificar o equipamento. A documentação explica ainda procedimentos de calibração, armazenamento de leituras e ligação à aplicação SexyTopo.
Placas electrónicas e estrutura de suporte de um protótipo da família Shetland Attack Pony. A imagem ilustra a construção de hardware do projecto; não permite, por si só, identificar cada componente ou confirmar que esta montagem corresponde à variante mais recente com Raspberry Pi. Crédito: Phil Underwood/Hackaday.
A fotogrametria acrescenta a terceira dimensão
As gerações anteriores tornavam a recolha de medições mais rápida, mas o resultado final continuava a ser essencialmente uma linha de pontos que precisava de ser transformada num mapa. A fotogrametria muda o tipo de informação recolhida: em vez de guardar apenas medidas isoladas, o sistema tenta preservar também a aparência e a geometria das superfícies observadas.
Visualização 3D de dados de levantamento espeleológico, com redes de galerias e relevo colorido por altitude. A imagem mostra o tipo de resultado cartográfico que o projecto procura enriquecer com imagens e fotogrametria, mas não é apresentada como uma captura directa da variante Pi 5. Crédito: Phil Underwood/Hackaday.
Com duas câmaras de baixa luminosidade, o dispositivo pode recolher imagens sobrepostas enquanto o explorador avança. Essas imagens são relacionadas com a orientação e a inclinação medidas pelos sensores. O resultado pretendido é um modelo 3D com textura — uma representação que mostra não apenas o percurso, mas também a forma visual das paredes, do chão e do tecto.
Isto não significa que o Raspberry Pi esteja a fazer sozinho toda a reconstrução final dentro da gruta. O papel descrito para o equipamento é capturar e associar os dados; o processamento fotogramétrico e a montagem do modelo podem exigir trabalho posterior e software adicional. Essa distinção é importante: trata-se de automatizar e enriquecer o levantamento, não de substituir todo o fluxo de cartografia subterrânea.
O ambiente subterrâneo continua a ser o maior obstáculo
A escolha de câmaras cria novas dificuldades. Dentro de uma gruta, o equipamento pode embater em rocha, ficar coberto de lama ou ser exposto a água. As câmaras são também um ponto físico mais vulnerável do que os sensores protegidos dentro da caixa.
O consumo é outro problema. O Compute Module baseado no Raspberry Pi 5 oferece muito mais capacidade de processamento do que os microcontroladores das versões anteriores, mas também exige uma solução de alimentação mais robusta. Underwood ainda está a trabalhar numa forma de responder ao aumento das necessidades energéticas sem sacrificar a autonomia e a resistência do instrumento.
É precisamente essa evolução gradual que torna o projecto interessante. O Shetland Attack Pony não nasceu como um scanner 3D acabado: começou por automatizar a bússola e o inclinómetro, recebeu depois um telémetro laser e só agora tenta acrescentar imagens e fotogrametria. Cada geração resolve uma limitação e revela outra.
Open source para um problema muito específico
O projecto não pretende competir directamente com scanners comerciais de uso profissional. O seu valor está na possibilidade de adaptar o equipamento a uma necessidade concreta, reparar componentes e partilhar as soluções com outros exploradores. Para equipas de espeleologia, investigação ou arqueologia com recursos limitados, essa flexibilidade pode ser tão importante como a precisão bruta.
Em Portugal, onde existem sistemas cársicos, grutas vulcânicas, minas abandonadas e redes subterrâneas com interesse científico e patrimonial, uma ferramenta deste género poderia ser útil em levantamentos exploratórios e documentação de campo. Isso não significa que o dispositivo esteja validado para operações de resgate ou para substituir equipamento profissional: essa aplicação exigiria testes independentes de precisão, autonomia, resistência e segurança.
Por agora, a versão com Raspberry Pi e câmaras deve ser lida como uma geração em desenvolvimento apresentada numa palestra, não como um produto final com todas as especificações publicadas. O que já está comprovado é a base open source do projecto e a trajectória técnica que levou de um instrumento electrónico de medição a uma plataforma capaz de ambicionar modelos 3D texturizados de espaços subterrâneos.
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