Unmanned Surface Vehicle

O projeto não tripulado de veículos de superfície (USV) teve como objetivo desenvolver um barco autônomo capaz de navegar para os waypoints, evitar obstáculos e coletar dados de pesquisa. A motivação do projeto foi alimentada pela necessidade de uma solução acessível, segura e eficiente para monitoramento da vida selvagem, pesquisa e salvamento, transporte de frete e até coleta de dados.

O objetivo do projeto e os objetivos gerais incluíram a integração de sensores para percepção, localização e comunicação, o uso de microcontroladores para controle de movimento e navegação e atendendo a requisitos operacionais específicos, como os seguintes waypoints, os objetos de detecção, a profundidade da água e a operação do USV dentro de intervalos especificados. Além disso, embora teria sido mais fácil montar os eletrônicos em uma placa de boogie ou apenas prender macarrão de piscina à caixa de equipamentos, pretendemos um design que se assemelhava a um casco de barco tradicional com um deck. No entanto, essa decisão foi tomada para garantir que o USV não apenas funcionasse de maneira eficaz, mas também se comportasse como um barco real.

Os principais recursos do USV que garantiram uma operação eficiente e confiável incluíram nossa navegação autônoma. O USV, enquanto possui o modo manual, foi projetado com recursos de navegação autônomos, onde o usuário pode definir waypoints predefinidos na estação base e observar à medida que vai para os locais desejados. A autonomia foi aprimorada ainda mais pela detecção e resposta de obstáculos que permitem ao barco detectar e evitar objetos dentro de seu caminho. Além disso, o USV também possui comunicação de longo alcance com uma estação base para interpretação de dados e comandos de sinal. Esse recurso foi crucial para o monitoramento em tempo real, controlando o USV, bem como para transmitir dados coletados de volta à estação base para análise. Para especificações de desempenho, o USV também foi projetado para ter um alcance máximo de 2 quilômetros e fornecer uma vista clara na frente do USV até um intervalo de 1 quilômetro. O USV também é capaz de operar a uma velocidade de 1 metro por segundo, garantindo uma navegação oportuna e eficiente para os waypoints.

Mesmo com um bom design, enfrentamos muitos desafios durante os testes, como a impermeabilização dos eletrônicos, o barco, os algoritmos de controle de ajuste fino e a garantia de comunicação confiável em ambientes complexos. Apesar desses desafios, demonstramos com sucesso a viabilidade e a eficácia do nosso design do USV.

Nossas conquistas importantes incluíram a integração de vários sensores e sistemas de controle em um USV funcional, otimizando a comunicação entre os componentes e demonstrando o potencial de aplicações do mundo real em monitoramento ambiental e coleta de dados. No futuro, pretendemos desenvolver ainda mais nosso USV, incorporando algoritmos de prevenção de obstáculos mais avançados, integrando o aprendizado de máquina para a tomada de decisões e melhorando os modelos de comunicação para intervalos mais longos de monitoramento ambiental.