Pesquisa desenvolve técnicas de controle para acelerar drones * Inovação

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Quadcóptero pode atingir uma velocidade maior e monitorar extensa área

Uma inovação que pretende auxiliar economicamente e socialmente o trabalho dos agricultores. Essa é a proposta da pesquisa desenvolvida pelo Grupo de Automação e Controle de Sistemas, da Faculdade de Engenharia da PUCRS, que busca acelerar a atuação dos veículos aéreos não tripulados (Vant’s), mais conhecidos como drones, aplicados na agricultura de precisão. Por acreditar no potencial da tecnologia, Aurélio Salton, professor do curso de Engenharia de Controle e Automação e coordenador do projeto, explica que o quadcóprtero (drone com quatro hélices), utilizado para a pesquisa, pode atingir uma velocidade maior e, assim, trabalhar mais rápido. “Nosso principal objetivo é desenvolver técnicas de controle para aplicação no quadcóptero. Temos como enfoque monitorar uma extensa área em curto período de tempo”, afirma Salton.

Os testes foram feitos sobre uma bancada onde o quadcóptero se encontra fixado. Ela é utilizada para controlar cada um dos eixos do drone e verificar os movimentos do equipamento. “A ideia é que ele saia de uma inclinação e vá para outra de uma forma extremamente rápida, atingindo o chamado tempo ótimo, que seria o tempo mínimo. Para isso, identificamos que o quadcóptero pode sair da inclinação 0 e se acomodar numa inclinação de 57 graus em apenas 1.5 segundos. No sistema tradicional, que oscila muito, o mesmo trajeto seria realizado em 4 segundos”, explica o professor. Segundo Salton, existem vários métodos para controlar esse tipo de veículo, mas essa é a primeira vez que se aplica o controlador Composite Nonlinear Feedback (CNF) em quadcópteros. “Em português o nome é Realimentação Não-linear Composta, uma lei de controle voltada para melhorar o desempenho de sistemas dinâmicos e deixá-los mais rápidos”, comenta.

O estudo teve como base a Teoria de Controle, utilizada para controlar a temperatura de um forno elétrico, ar condicionado ou de um braço robótico. Outra estratégia foi a Proximate Time Optimal Servomechanism (PTOS), feita originalmente para discos rígidos de computador. De acordo com Salton, esse método busca um desempenho rápido, utilizando toda a “força” (energia) disponível. “Outros métodos usam só parte dessa força, tornando o sistema mais lento”, explica o pesquisador. As técnicas utilizadas também podem ser aplicadas em outros tipos de equipamentos como, por exemplo, em um trator, para que ele tenha maior precisão, ou até no HD de um computador, acelerando a velocidade de funcionamento.

O projeto foi aprovado em 2014 no edital Pesquisador Gaúcho da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio Grande do Sul (Fapergs) e segue até fevereiro de 2016. Victor Peixoto, aluno do 10º semestre de Engenharia de Controle e Automação, entrou para o Grupo no final de 2015 como bolsista de Iniciação Cientifica. A contribuição dele se enquadra no próximo passo do projeto, que pretende utilizar câmeras como sensores, além do GPS, do acelerômetro e do giroscópio. “Meu estudo pertence a parte de visão computacional, por meio da qual podemos obter a posição do drone no espaço por meio das câmeras, identificando a inclinação do mesmo”, diz o estudante.

A pesquisa despertou interesse no ramo agrícola e resultou em uma parceria com a Stara, empresa que atua no mercado de máquinas agrícolas. O trabalho surgiu a partir da busca por uma técnica que aumentasse a precisão dos tratores. Em uma visita ao Parque Científico e Tecnológico RS (Tecnopuc), representantes da empresa conheceram a pesquisa e optaram por utilizar métodos aplicados nos drones para auxiliar no desempenho dos tratores da empresa.

Em outubro de 2015, durante a Mostra Brasileira de Ciência e Tecnologia (Mostratec), em Porto Alegre, ocorreu de forma inédita no País o 1º Desafio de Drones. Participaram sete times, que disputaram cinco rounds de cinco minutos, com o objetivo de atingir o melhor desempenho dentro de um circuito de 15mx15mx5m protegido por tela de segurança. A equipe Seguidores de Necleto, do Colégio Marista Medianeira, foi a vencedora. As equipes Plact e Zum, ambas da PUCRS, ficaram com o segundo e terceiro lugares, respectivamente. O critério para definir o vencedor foi o menor tempo conquistado em uma volta com os drones dentro do circuito de obstáculos. A Seguidores de Necleto fez sua melhor volta em 34 segundos, enquanto a Plact levou 94 segundos para concluir o percurso e a Zum, dois minutos e dez segundos.

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