VASP ­ Veículo Aéreo de Suporte à Plantações - Embarcados Contest
VASP ­ Veículo Aéreo de Suporte à Plantações
Início/Inventando o Futuro com DragonBoard 410c/VASP ­ Veículo Aéreo de Suporte à Plantações
VASP ­ Veículo Aéreo de Suporte à Plantações Irving 2017-06-26T01:53:47-03:00
O VASP ou Veículo Aéreo de Apoio à Plantações é um VANT que faz fotografias das plantações e tem o intuito de auxiliar os trabalhadores rurais a melhorar a performance de suas fazendas, com resultados rápidos e baixíssimo custo.
Irving Soares de Souza Lima
O VASP* ou Veículo Aéreo de Apoio à Plantações é um VANT, sigla para Veículo Aéreo Não-Tripulado, que tem a capacidade de receber a rota que deverá percorrer antes de levantar voo e após a decolagem segue o plano de voo e tira fotos pelo caminho e volta ao local de origem. Essas fotos podem servir para os mais diferentes propósitos, o mais difundido deles é a análise de plantações, de posse das fotografias é possível ver áreas com problemas de irrigação, erros no plantio e com técnicas e equipamento diferenciado permite fazer análises do solo e de pragas.
*Seu nome é uma variação da vespa em inglês: 'wasp', assim como as abelhas, são muito importantes no processo de polinização, ou seja, dão suporte à diversas plantações.
Semana 1 – 08/05 a 15/05
9 – Extensa pesquisa sobre o estado da arte na área de VANTs e de todo o hardware/software necessário para o funcionamento correto.
12 – Compra de duas asas Zagi, em parceria com um colega de trabalho que já possui experiência em aeromodelismo.
Semana 2 – 15/05 a 21/05
16 – A DragonBoard e o Mezzanine chegaram! 0 /
17 – Conhecendo alguns detalhes sobre a DragonBoard no Laboratório Hacker de Campinas, o Prof. André Curvello deu um apanhado geral e utilizou a DB com Android.
20 – Fiz a montagem da asa zagi com alguns amigos, bastante cola e disposição para deixar tudo funcionando bem…
Semana 3 – 22/05 a 28/05
21 – Fiz a instalação do Debian na DB seguinto o tutorial da 96boards, tive problemas em utilizar um cartão de 4GB, mas muito provavelmente devido a má qualidade do SD Card (menor capacidade do que apresentado).
24 – Novamente no LHC para mais uma Oficina de IoT, dessa vez o André nos mostrou a utilização do Windows 10 IoT na DragonBoard
28 – Fizemos algumas tentativas de vôo, testamos em um aeromodelo idêntico ao VASP mas com uma motorização menos potente (1000kv) e uma hélice adaptada… O resultado foi desastroso, em 3 tentativas de decolagem, a asa foi direto ao chão e teve sua estrutura bastante danificada.
Semana 4 – 29/05 a 04/06
29 – A semana começou com bastante pesquisa sobre a mecânica recomendada para o aeromodelo em questão e pesquisa de preços…
30 – Após conversas e pesquisas, foi constatado que um sistema de tempo real é altamente recomendado para o controle de vôo do aeromodelo, tive de abandonar o plano de fazer todo o controle com a DragonBoard, deixando o controle a cargo da controladora (ArduPilot).
31 – Foi feita a compra do novo motor e do ESC e também da controladora de vôo.
Semana 5 – 05/06 a 11/06
Semana 6 – 12/06 a 18/06
Semana 7 – 19/06 a 25/06
Além da DragonBoard 410C que é o coração do VASP, temos todo o equipamento comum à aeromodelos:
Asa Zagi 1.20m
Motor brushless – A2212 2200kv
Controlador de velocidade do motor – ESC 40A
Bateria – LiPo 2200mAh
Central de controle para radiofrequência e controle (para eventuais emergências)
2 Servo-motores, que fazem o controle das "asas" – Turnigy 9G
Controladora de vôo – Ardupilot 2.6
Câmera para as fotografias
O hardware consiste em uma asa zagi, que é um aeromodelo leve, com um formato que lembra uma asa-delta e é feita em isopor. Devido ao curto prazo, foi comprado um kit para montagem da aeronave, e não partir do zero. Na fuselagem é acoplado o hardware comum à qualquer aeromodelo: Um receptor de rádio de 9 canais que no caso controla a velocidade do motor principal e dos servo-motores que controla os ailerons do aeromodelo (parte móvel responsável por dar direção ao avião). A velocidade do motor principal é regulada pelo ESC (Electronic Speed Control) que é capaz de fornecer uma corrente considerável ao motor. O ineditismo do projeto começa pela controladora de vôo ArduPilot que possui sensores diversos e a capacidade de controlar a aeronave praticamente sozinha, estabilizando o vôo e seguindo uma rota pré definida. Em um primeiro momento foi pensado em utilizar somente a DragonBoard para fazer esse controle mas após muita pesquisa foi constatado que um sistema principal que tenha resposta em tempo-real era mais aconselhável. O papel da DragonBoard está em definir a rota para a placa controladora e tirar fotos georreferenciadas do ambiente, além de todas as facilidades de conexão, que fazem com que seja mais simples alterar a rota da aeronave.
As aeronaves mais comuns no aeromodelismo são as que possuem um design parecido com os aviões com tripulação, ou aviões "de verdade" essas aeronaves são complexas, possuem uma fuselagem, asas que são minuciosamente projetadas e partes móveis que são responsáveis por controlar a aeronave. As partes mais comuns são os ailerons, flaps, elevators e rudders:
Todo movimento que o avião faz, seja uma curva, uma mudança de direção ou de altitude, pouso e decolagem é uma combinação de posicionamento desses componentes. Nos aeromodelos, normalmente possuímos um canal de rádio e um motor para controlar cada uma das partes móveis, além da velocidade do motor e claro.
A Asa Zagi
É uma asa voadora de asa fixa sem fuselagem que se assemelha a uma asa delta, com formato triangular, sem cauda, e que utiliza apenas dois ailerons alongados, também chamados de elevons, por serem tanto elevators quanto ailerons, os quais combinados permitem realizar várias manobras acrobáticas.
Teoricamente, a asa voadora é a configuração de aeronave mais simples e mais eficiente do ponto de vista da aerodinâmica e peso estrutural, embora dependa do perfil e do peso com que a construímos.
O esquema eletrônico da VASP está melhor desenhado no diagrama, nele é bem retratado as interações que a DragonBoard faz com o ambiente externo, com a controladora de vôo e com o posicionamento da aeronave. No diagrama vemos também a alta importância da controladora de vôo e todos os motores, tanto de propulsão quanto de controle
Dentre as funções que o ArduPilot desempenhará, talvez a mais importante é a estabilização de vôo, vários usuários relataram que a aeronave corrige com perfeição os erros nas rotas, resiste a rajada de ventos e coloca a aeronave em posição correta, além de seguir com precisão os waypoints gerados no planejamento de rota.
O sistema operacional utilizado na DragonBoard é o Debian, e estão sendo analisados mais de um software para fazer o mapeamento/fotografia da área de interesse.
Exemplo de um plano de vôo, em que a aeronave faz uma rota para cobrir toda a área de interesse.
O software responsável por elaborar esse tipo de rota foi desenvolvido pela comunidade, os fóruns do ArduPilot (que também é um OpenHardware) contam com inúmeras dicas e contribuições. Sendo assim, o software é gratuito e bastante utilizado.
Exemplo de uma rota sendo planejada pelo software.
Para a manutenção dessas rotas, normalmente é instalado uma base, ou seja, um software em um computador, equipado com instrumentos de comunicação via rádio e de telemetria, para obter dados da aeronave. O intuito aqui é eliminar essa necessidade, todo o software necessário para o vôo é embarcado na DragonBoard, tornando o vôo mais independente, confiável e seguro.