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A Lavoura online

Dirigível não tripulado fará monitoramento ambiental a partir do ano que vem

Publicado em 15 agosto 2019

“Cuidar e proteger” na língua yanomami, Noamay foi o nome dado a um dirigível que deve entrar em operação, em caráter experimental, no contexto socioeconômico e ambiental da Amazônia, a partir de 2020, segundo informações do jornal online da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp).

O projeto temático InSAC da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo/(Fapesp-CNPq), que começou em 2014 e que vai até 2021, envolve sete grupos de trabalho, sendo um deles a própria Unicamp, representada pela Faculdade de Engenharia Mecânica (FEM), além de outras diferentes instituições e empresas.

De acordo com o Jornal Unicamp, esse trabalho segue uma nova concepção de aeronave não tripulada “mais leve que o ar”, capacitada para voar de forma autônoma e coletar dados do ar, do solo e da vegetação, bem como sinais de rádio emitidos por colares em animais.

Antes denominado Droni (Dirigível Robótico de Concepção Inovadora), o Noamay foi rebatizado após ter seu primeiro voo teleguiado executado em 2018.

O novo dirigível mede 11 metros de comprimento, com diâmetro de 2,5 metros na parte central, pesando 38 quilos sem o gás hélio (apenas com os equipamentos para voo) e capacidade para mais seis quilos de carga útil. Vazio e dobrado, ele cabe dentro de uma mala grande de viagem.

Inovação no ar

Professor da FEM/Unicamp e principal pesquisador do grupo de trabalho da universidade, Ely Carneiro de Paiva explica que o dirigível é um projeto inovador por conta dos quatro motores elétricos dotados de hélices orientáveis, para que possam girar em 360 graus, no chamado sistema de vetorização multidimensional.

“O dirigível é muito eficiente para monitoramento por ser silencioso, quando utiliza motores elétricos, como em nosso caso. Ele deverá realizar ensaios preliminares próximo a Tefé, a 500 quilômetros de barco de Manaus. Junto desse município estão duas reservas ambientais: Amanã e Mamirauá”, comenta.

Na reserva Mamirauá localiza-se o Instituto de Desenvolvimento Sustentável Mamirauá (IDSM), parceiro do projeto e onde invariavelmente são feitos os primeiros testes de todos os projetos científicos relacionados à Amazônia.

“Um desses projetos, dos nossos parceiros da UFAM [Universidade Federal do Amazonas] com centros de pesquisa da Espanha e Austrália, denominado Providence, está colocando uma rede de câmeras e microfones escondidos na floresta, sendo que os dados são transmitidos em tempo real para os pesquisadores via satélite”, informa Paiva.

Iniciativa

O projeto da construção e operação do dirigível Noamay é uma iniciativa do Centro de Tecnologia da Informação (CTI) Renato Archer. Segundo o professor, o grupo da Unicamp é responsável pelo software de controle e guiamento automático do dirigível e o CTI Renato Archer, em conjunto com Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA), comanda o sistema eletrônico e de comunicação embarcados.

“No simulador, já obtivemos resultados do controle de voo completo, com o dirigível subindo e descendo na vertical e percorrendo os pontos de observação. A próxima etapa será embarcar o sistema no dirigível efetivamente. Estamos em fase de transição do projeto para a UFAM e corrigindo um pequeno problema de excesso de peso para que o dirigível voe com o máximo de autonomia”, relata o docente.

Desafios

O projeto Noamay já rendeu duas teses de doutorado na Unicamp, sendo a última delas defendida recentemente, em oito de agosto, por Henrique de Souza Vieira, aluno de Ely Carneiro de Paiva, que trabalhou com os controles para o rastreamento de trajetória do dirigível.

“Para um voo autônomo completo, que inclua decolar, pairar sobre um ponto escolhido e fazer o pouso, existem grandes desafios no que diz respeito ao controle. Controles automáticos podem ser classificados como lineares ou não lineares. Esta tese aborda o seguimento da trajetória, controle de posicionamento e navegação de um dirigível robótico com propulsores elétricos orientáveis, usando técnicas de controle não linear”, esclarece Vieira, autor da pesquisa.

Paiva informa que o projeto temático é conduzido pela Universidade de São Paulo (USP) – Campus São Carlos, sob a coordenação do professor Marco Henrique Terra, e está focado principalmente em robótica móvel.

“Temos os robôs subaquáticos, com o pessoal da Coppe [Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia, da UFRJ]; os robôs terrestres, com a USP e Unicamp; e também os drones (veículos aéreos não tripulados do tipo multirotores), com a UFMG e USP/São Carlos, além de outros parceiros. Esse projeto do dirigível, na verdade, é a continuação do projeto Droni, coordenado pelo pesquisador Samuel Bueno, que se aposentou recentemente”, conta o docente.

Correções no equipamento

Esse dirigível de concepção inovadora foi projetado e construído pela empresa Omega AeroSystems, do Estado do Paraná, que também fez parte do projeto Droni e está corrigindo o problema de excesso de peso para os testes com o sistema embarcado na reserva Marirauá.

O professor ressalta que o Noamay ainda é um projeto piloto e, por isso, tem autonomia para ficar uma hora no ar, sendo que a ideia é construir um segundo dirigível, de tamanho maior e que poderia pairar o dia inteiro sobre um ponto de observação, consumindo energia apenas para se deslocar.

“A coordenação agora ficará a cargo do professor Reginaldo Carvalho, da UFAM, que possui mini-aviões, drones, um balão para telecomunicações e muitas ideias, uma delas de utilizar drones para levar remédios até as comunidades ao longo do rio, acessíveis somente por barcos.”

Outra ideia, segundo Paiva, “é evoluir o projeto Providence, que citei anteriormente, com Austrália e Espanha, para chegar até mil sensores na floresta, inicialmente no pé das árvores e depois na copa, visando monitorar animais e eventualmente detectar invasões”.

Ideal para região da Amazônia

Na opinião do pesquisador, o dirigível é o veículo não tripulado ideal para monitoramento na Amazônia, não apenas por ser silencioso, mas também porque a região possui a menor média de ventos do País.

“Se o vento for forte, pode gerar instabilidade no dirigível, especialmente em baixa altitude. Luciana Gatti, importante pesquisadora do Inpe [Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais] e mãe de um ex-aluno meu, utiliza aviões para medir CO2 e outros gases na atmosfera da Amazônia, e teve uma pesquisa sua na capa da revista Nature em 2014, onde ela mostrou que em 2010 a floresta emitiu mais CO2 do que absorveu, ou seja, virou geradora de gás carbônico naquele ano.”

Recentemente, Samuel Bueno e Luciana Gatti discutiram a possibilidade de a pesquisadora do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (Inpe) utilizar sensores para baixa altitude, quando for concretizada a ideia de transformar o Noamay em uma plataforma multiuso, como uma alternativa aos voos tripulados, que são muito caros.

“Os monitoramentos ambiental e agrícola estão muito relacionados. Com o dirigível, é possível monitorar, por imagens, a coloração do solo (nível de nutrientes) ou da vegetação (indicativo de pragas), a 100 ou 500 metros de altitude, oferecendo outro tipo de informação em comparação com o satélite, por exemplo, que opera a grandes altitudes”, explica Paiva.

Outras pesquisas em andamento

O professor da Unicamp também salienta que há muitas pesquisas em andamento também com o chamado UAV (sigla em inglês para veículo aéreo não tripulado), tanto na agricultura como no monitoramento de linhas de transmissão de energia e gasodutos.

“Drones têm sido usados, mas eles não possuem autonomia suficiente para linhas de grande extensão. O professor Reginaldo Carvalho, da UFAM, teve a ideia de utilizar o dirigível como nave-mãe para abastecimento de drones.”

Isso acabou ocorrendo em 2010, mas foi a empresa Amazon que lançou a patente. “Acho que o futuro é este: drones, quando a aplicação exige velocidade, e o dirigível, quando é preciso silêncio e maior autonomia; ou a combinação de ambos. O exército dos Estados Unidos já desenvolveu um dirigível capaz de permanecer doze dias no ar, para monitoramento no Afeganistão”, comenta Paiva.

Duas décadas de pesquisas

Os pesquisadores do projeto Noamay estão trabalhando com dirigíveis há mais de 20 anos e o professor Ely Carneiro de Paiva participa dos projetos desde o início, quando uma parceria entre o CTI Renato Archer (então, Centro de Pesquisas Renato Archer – CenPRA) e o Instituto Superior Técnico (IST) de Lisboa, capital de Portugal, resultou no primeiro voo autônomo de um dirigível no mundo, no dia quatro de março de 2000.

Naquela época, toda a componente tecnológica do projeto era coordenada pelo pesquisador Josué Ramos, do CTI, que havia também desenvolvido um simulador de voo preliminar.

“Antes de vir para a Unicamp, em 2010, tinha trabalhado como pesquisador do CTI desde 1998, quando iniciamos um projeto de cooperação com o professor José Azinheira, do IST, para evoluir o simulador do antigo dirigível, que tinha apenas dois motores de combustão e um GPS grande demais, que pesava meio quilo – não era bom para monitoramento”, recorda Paiva.

Agora, “o Noamay, além de quatro motores, é muito mais ágil nas manobras no ar, e traz outras técnicas que não tínhamos testado e que validamos agora no simulador”.

Projeto Aurora

Vieira conta que o Noamay é uma evolução do projeto Aurora (sigla em inglês para Dirigível Robótico Autônomo Não Tripulado para Monitoramento Remoto), também criado pelo CTI, em 1997, centrado na criação de tecnologias para operação autônoma de uma aeronave para monitoramento ambiental e missões de controle aéreo.

Dentre diversas parcerias para a execução do projeto Aurora, a inicial foi com o IST-Lisboa, tendo como marco o primeiro voo autônomo de um dirigível da literatura científica, no ano 2000 – o segundo seria realizado somente alguns anos depois, em Stuttgart, na Alemanha.

Uma cooperação recente ocorreu com o Instituto de Desenvolvimento Sustentável Mamirauá (IDSM), uma organização social fomentada e supervisionada pelo Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação (MCTI), que desenvolve suas atividades nas áreas das Reservas Mamirauá e Amanã (que somam 3,5 milhões de hectares), na região do Médio Solimões (AM).

Outras parcerias igualmente importantes surgiram no decorrer do projeto, com o ITA, UFAM e Unicamp, além de universidades da França e Reino Unido.

Nova concepção

Conforme o pesquisador Henrique Vieira, o pioneiro projeto Aurora levou a uma nova concepção de aeronave, utilizando uma configuração de propulsão diferente, com quatro propulsores elétricos vetorizáveis (substituindo o par clássico de motor a combustão) para aumentar a manobrabilidade do dirigível, especialmente em baixas velocidades. Esta evolução recebeu o nome de Noamay, passando a integrar o InSAC em 2017.

Dentro desse projeto temático, o dirigível se enquadra especificamente no grupo de trabalho de plataformas aéreas mais leves que o ar para sistemas de detecção, comunicação e informação para a Amazônia.

Fonte: Jornal Unicamp