“Diálogo” entre drones permitirá voo similar ao de pássaros

Algoritmo de computador permitirá que drones conversem entre si e voem de forma sincronizada

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Estudo procura aperfeiçoar técnicas computacionais para voos de veículos aéreos não tripulados (drones) em grupo, criando uma fórmula matemática (algoritmo) que permita uma “conversa” entre drones, para que troquem informações sobre velocidade e localização – Foto: Divulgação (InSAC)

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Na natureza, os pássaros voam juntos, em formação, sem colidirem entre si. Como fazer com que veículos aéreos não tripulados, os drones, imitem os pássaros e voem de forma sincronizada é o desafio de pesquisadores da Escola de Engenharia de São Carlos (EESC) da USP. A ideia do estudo é aperfeiçoar as técnicas computacionais existentes para voos em grupo e criar uma fórmula matemática (algoritmo) que faça os drones “conversarem” entre si, trocando informações sobre velocidade e localização. Desse modo, será possível, por exemplo, aumentar a capacidade de mapeamento de áreas agrícolas.

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Os voos sincronizados de drones, apesar da evolução técnica, ainda apresentam alguns problemas. “Existem as incertezas que decorrem da precisão dos sensores e atuadores de posicionamento de cada drone”, conta o professor Marco Henrique Terra, coordenador do Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia para Sistemas Autônomos Cooperativos (InSAC), sediado na EESC, que supervisiona a pesquisa.

“Outras incertezas são ligadas a fatores externos, como variações no ambiente. Uma rajada de vento durante o voo pode fazer com que os drones colidam”, aponta. Durante o voo em formação, Terra observa que é preciso que o processador de cada drone tenha conhecimento das informações de posição e velocidade dos demais drones.

“O algoritmo é uma fórmula matemática que faz com que essas informações sejam transmitidas e os drones ‘conversem’ entre si, dando mais robustez aos voos”, afirma. “Aprimorar a comunicação é importante para saber como o drone vai operar em caso de falha ou atraso no envio de mensagens, ou seja, quanto tempo ele pode voar sem comprometer a formação, ou abandonar o grupo sem prejudica-lo”.
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Aprimorar a comunicação entre drones é importante para saber como irão operar em caso de falha ou atraso no envio de mensagens, isto é, por quanto tempo poderão voar sem comprometer a formação, ou abandonar o grupo sem que haja prejuízos – Foto: Divulgação (InSAC)

Aplicações

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Numa segunda etapa da pesquisa, serão realizados experimentos em que os drones irão interagir com outros robôs terrestres (controle de robôs heterogêneos). “O resultado final do estudo será o algoritmo, além das possíveis aplicações, especialmente nas áreas de agricultura e de segurança”, ressalta o professor da EESC.

Na área agrícola, será possível fazer o mapeamento de terrenos com voos de drones em formação de maneira mais eficiente do que se fosse usado um único drone. “Além da redundância, que permite confirmar os dados obtidos, um voo em formação tem mais capacidade de mapear regiões maiores”, aponta Terra. A ideia é que o desenvolvimento dessa aplicação tenha a colaboração de outros pesquisadores do InSAC.

Quanto à área de segurança, o professor explica que o voo em formação poderia ser usado em situações críticas, quando é necessário que a unidade de segurança (uma viatura policial, por exemplo) chegue mais rápido a um determinado local. “Também nesse caso, o grupo de drones permite aumentar a área de cobertura, aumentando a eficiência do mapeamento para indicar o melhor caminho”, destaca.

Algoritmo é fórmula matemática que faz com que drones transmitam informações sobre velocidade e posição, “conversando” entre eles e dando mais robustez aos voos em conjunto, de modo a contornar interferências de fatores externos, como rajadas de vento – Foto: Divulgação (InSAC)

Para testar os algoritmos foram importados seis drones, que irão voar em formação, tanto em ambiente fechado quanto aberto. Nos experimentos indoor (em ambiente fechado) serão usadas câmeras para medir o posicionamento dos drones, o que será feito com sensores nos testes outdoor (em ambiente aberto). A pesquisa, realizada pelo doutorando João Roberto Benevides, orientado pelo professor Terra, tem apoio do InSAC, financiado pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp) e pelas agências federais de fomento à pesquisa Coordenadoria de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (Capes) e Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq).

 

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Nos experimentos em ambiente fechado (indoor) serão utilizadas câmeras para medir o posicionamento dos drones, de modo a validar o algoritmo que permitirá o voo em formação, similar ao que acontece na natureza, com os pássaros – Foto: Divulgação (InSAC)

 

Na validação do algoritmo de voo em formação em ambientes abertos (outdoor), os drones serão equipados com sensores que fornecerão dados a respeito do seu posicionamento; para os experimentos foram importados seis drones – Foto: Divulgação (InSAC)

 

Mais informações: e-mail terra@sc.usp.br, com Marco Henrique Terra

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