Em um dos corredores da Faculdade de Engenharia da UFJF é possível passar despercebido pelo Laboratório de Instrumentação e Telemetria (LITel). Ao entrar, as peculiaridades surpreendem: espalhados pelas bancadas, protótipos de robôs voadores se destacam em meio às peças eletrônicas e computadores. Logo na entrada, uma impressora 3D trabalha com um zumbido baixo criando alguma peça para terminar os estranhos veículos.

É nessa oficina/laboratório onde nascem os drones desenvolvidos no projeto “Sensoriamento remoto de áreas do entorno de reservatórios utilizando Veículos Aéreos Não Tripulados“, coordenado pelos professores André Luís Marques Marcato e Alexandre Bessa dos Santos em parceria com a Duke Energy Brasil, empresa que opera e administra 11 grandes usinas hidrelétricas na bacia do rio Paranapanema. O trabalho conta com o empenho de alunos de diversas áreas da Engenharia. João Pedro de Souza, aluno do mestrado em Engenharia Elétrica, é um dos responsáveis pela criação de partes das placas eletrônicas (hardware) e das programações mais básicas desses componentes (firmware).

João Pedro explicou o trabalho, tema também de sua monografia: “O firmware é a parte mais básica do software. Seriam aquelas programações que agem diretamente nos componentes eletrônicos, com as quais o usuário quase não tem contato. Por exemplo, quando você aperta os botões de uma máquina de lavar, escolhendo o tempo e o tipo de lavagem: isso é o firmware agindo”.

Computador embarcado e motor de combustão: autonomia e tempo de voo

No contexto do projeto, o hardware e firmware tem a função de ampliar a autonomia dos Veículos Aéreos Não Tripulados (VANT’s). Normalmente, drones comerciais são navegados manualmente, a partir de uma estação de controle. Ou utilizam as coordenadas de um GPS embarcado para seguir a trajetória programada anteriormente. No primeiro caso, o voo depende da habilidade do piloto remoto e do raio de alcance dos controles. No segundo, a precisão do voo (que fica em torno de 10 metros) pode ser comprometida.       

Embarcando um computador e uma webcam no drone, os pesquisadores conseguiram desenvolver uma tecnologia que permite ao usuário comum, sem conhecimentos de programação ou habilidades de piloto, criar uma rota, que será salva num arquivo de texto, dentro de um pendrive, e inserido no computador embarcado no drone. A webcam irá captar as imagens do voo, que serão processadas pelo computador. Dessa forma, o veículo se torna realmente autônomo, além de não tripulado.

Com esse sistema de identificação e processamento ótico, o drone pode, inclusive, pousar por conta própria. Utilizando uma pista de pouso marcada com target ótico (parecido com aquele código de barras que vem em alguns produtos e, quando lido por uma câmera de smartphone, oferece informações adicionais ao usuário), o veículo localiza seu ponto de aterrizagem e começa a diminuir gradativamente sua altitude. Esse recurso permite um pouso seguro mesmo em pontos móveis, como carros ou barcos, o que seria muito mais complicado por meio de controles manuais ou por GPS.

Outra inovação desenvolvida é o uso de motores a combustão. A maioria dos VANT’s utiliza apenas baterias elétricas, tendo um tempo de voo bastante limitado, em media 20 minutos. Embarcando um motor e um reservatório de combustível para trabalhar junto das baterias, os pesquisadores esperam aumentar a capacidade dos drones para uma hora de voo.           

Enquanto o protótipo apresentado por João Pedro (já funcional, com a webcam e o computador instalados) é pouco maior que uma caixa de sapato e aparenta alguma aerodinâmica, os modelos com os motores lembram mais estações voadoras e parecem desafiar a gravidade. Construídos em fibra de carbono, essas máquinas levam no centro um pequeno motor e um reservatório, além dos motores elétricos acoplados a cada hélice.

Utilizando um sistema de controle de baterias, também inédito, os dois protótipos trabalham com diversas fontes de energia para funções diferentes. Os motores elétricos cuidam da estabilidade de voo e o de combustão cuida do trabalho pesado, levantando e movendo os VANT’s. Nessa etapa, os pesquisadores ainda estão trabalhando para verificar o voo dos protótipos. Uma vez que eles estiverem no ar, sem problemas, eles passarão a melhorar o desempenho e a estabilidade do veículo.

Para testar o voo, nessas primeiras etapas, sem colocar em risco os equipamentos, os pesquisadores utilizam um sistema de simulação virtual. Dessa forma, o desempenho dos veículos pode ser observado em um computador, que reproduz as características do drone e as condições ambientais.

ICRA em Estocolmo

Com o intuito de se atualizar nas mais recentes tecnologias da robótica, um dos coordenadores do projeto, Marcato, foi a Estocolmo, em maio desse ano, para a Conferência Internacional em Robótica e Automação (ICRA, na sigla em inglês). O evento, promovido pelo Instituto de Engenheiros Eletricistas e Eletrônicos (IEEE), reuniu cerca de quatro mil pesquisadores, vindos de todas as partes do mundo. Entre eles, alguns dos principais pesquisadores na área, que apresentaram tutoriais de seus trabalhos.

Um dos cerca de 20 brasileiros presentes, Marcato destaca que a participação do Brasil nesta conferência ainda é pequena. Conforme ele, existe um espaço muito promissor para de pesquisa em robótica, a qual tem crescido muito no mundo, como um todo:

“Os robôs que o país utiliza em diversos setores como na agricultura, na indústria e até mesmo na pesquisa são em grande parte importados. Logo, existe muito espaço para o desenvolvimento de tecnologia nacional. Além disso, é importante desenvolver tecnologia associada à robótica para resolver problemas peculiares ao Brasil. Mas isso demanda muita pesquisa, e mais pesquisadores focado no assunto.”

Quando questionado sobre a possibilidade de comercializarem os modelos desenvolvidos, num futuro próximo, João Pedro responde sem hesitar: “Por enquanto, estamos trabalhando para criar a tecnologia, com as demandas que temos. Por hora, estamos fazendo ciência.”

Em setembro desse ano, o grupo de trabalho irá apresentar um artigo sobre o projeto durante o Controlo 2016 (Conferencia Portuguesa em Automação), realizado em Guimarães (Portugal), divulgando os avanços deste trabalho para pesquisadores de todo o mundo.

Links complementares

https://www.youtube.com/watch?v=k-8QPcW47Nk

http://www.b9.com.br/58219/podcasts/braincast/braincast-151-drones-revolucao-por-controle-remoto/

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