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Abordagens de guiamento e planejamento de trajetória para a navegação de um dirigível autônomo em aplicações ambientais na Amazônia

Processo: 17/11423-0
Linha de fomento:Bolsas no Exterior - Pesquisa
Vigência (Início): 15 de abril de 2018
Vigência (Término): 14 de abril de 2019
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia Elétrica - Eletrônica Industrial, Sistemas e Controles Eletrônicos
Pesquisador responsável:Ely Carneiro de Paiva
Beneficiário:Ely Carneiro de Paiva
Anfitrião: Luis Rodrigues
Instituição-sede: Faculdade de Engenharia Mecânica (FEM). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
Local de pesquisa : Concordia University, Canadá  
Assunto(s):Controle automático   Robôs móveis   Controle não linear   Robótica   Dirigíveis

Resumo

Este processo se refere a uma proposta de auxílio pesquisa para um programa sabático do Prof. Dr. Ely Carneiro de Paiva (FEM-UNICAMP) na Universidade de Concordia, Montreal, Canadá, visando o desenvolvimento de estratégias de guiamento e planejamento de voo para uma aeronave robótica autônoma com foco em aplicações ambientais na Amazônia, Brasil.Este projeto de pesquisa está relacionado ao Projeto Temático Fapesp-CNPq "INSAC-INCT em Sistemas Autônomos Cooperativos Aplicados" (FAPESP 2014 / 50851-0 e CNPq 465755 / 2014-3), e também está vinculado a outros dois projetos financiados: Projeto do dirigível DRONI (CNPq CT-Aeronáutico 2014-2016) e o projeto de cooperação internacional SAS-ROGE Fapesp-Sprint com a Universidade Heriot-Watt de Edimburgo, Escócia (FAPESP nº 2016 / 50001-0), coordenado pelo Prof. Ely Paiva.Dessa forma, essa proposta está inserida em uma rede multi-institucional e multidisciplinar composta por diferentes instituições de pesquisa, incluindo UNICAMP, o Centro de Tecnologia da Informação Renato Archer - CTI (que coordena o Projeto DRONI-"Dirigível Robótico de Concepção Inovadora"), USP, UFRJ, UFMG, UFAM e o Instituto Superior Técnico de Lisboa, Portugal.Esse trabalho de pesquisa tem dois objetivos principais. O primeiro é desenvolver um planejador de trajetória para a geração de trajetórias específicas de um dirigível autônomo de 4 motores elétricos (Projeto DRONI), considerando fortes perturbações de vento. O segundo objetivo é desenvolver uma abordagem de controle de guiamento, baseada em técnicas de controle não lineares, que permita ao dirigível autônomo seguir as trajetórias pré-determinadas, apesar das restrições de subatuação da aeronave. Como resultado desse trabalho, espera-se que o sistema de guiamento / navegação desenvolvido permita que o dirigível robótico se mova autonomamente ao longo de um determinado conjunto de pontos de referência em coordenadas 3D, incluindo eventuais voos pairados, além do rastreamento de trajetória.O trabalho será desenvolvido na Concordia University, no Canadá, onde esperamos aproveitar a experiência do Prof. Dr. Luis Rodrigues e seu grupo de pesquisa nas áreas de Aviônica, Controle de Voo e Sistema de Gerenciamento de Voo (FMS). As investigações em FMS com foco no guiamento / planejamento são uma lacuna importante, que vem de longa data, nos projetos de dirigíveis da nossa equipe de pesquisa luso-brasileira, que tem evoluído principalmente no desenvolvimento de controladores de baixo nível (piloto automático).A contribuição esperada deste trabalho é o desenvolvimento dos principais componentes de um Sistema de Gerenciamento de Voo (FMS) para um dirigível robótico autônomo, visando a execução de uma missão completa de dirigíveis, incluindo as fases de decolagem vertical, voo pairado, voo de cruzeiro e pouso, considerando restrições de atuação e fortes perturbações do vento. Finalmente, é importante ressaltar que os resultados obtidos nessa pesquisa não ficarão restritos ao caso do dirigível robótico. Eles poderão ser adaptados e estendidos a outros tipos de UAVs (veículos aéreos não tripulados), como os drones ou quadricópteros (como aqueles usados pelos parceiros da USP e da UFMG), e cujas aplicações crescentes para fins agrícolas no Brasil estão criando um novo mercado com um importante campo de investigações tecnológicas / científicas.

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