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DRONES
Aeromodelo com
rádio controle ou
de controle remoto
O que é DRONE?
O que é DRONE?
• Veículo voador não tripulado ou aeronave sem piloto embarcado.
• Originalmente - grandes aviões militares não tripulados (Predator).
• Hoje em dia - aeromodelos rádio controlados com mais de um rotor (quadricópteros/drone civil).
Quadricóptero
Quadricóptero
• Evolução na linha de aeromodelos.
• Combustão pilotados via fio X controle remoto.
• Helicópteros.
• Equipamentos elétricos, baixo custo geral.
• Sensores e micro-controladores (maior facilidade de pilotagem, estabilização própria e mais de uma hélice principal).
Voo 360º
De onde veio “DRONE”?
De onde veio “DRONE”?
• Significa zangão em inglês.
• A utilização da palavra para designar veículo aéreo sem piloto embarcado (ou veículo aéreo remotamente pilotado, ainda veículo aéreo não tripulado) é datada de muito antes de surgirem os quadricópteros.
• Portanto, seu o uso para designar os quadricópteros não tem relação com o barulho das hélices (mídia nacional).
Primeiros DRONES
Primeiros DRONES
• Utilizados para treino na marinha americana (1930).
• Já possuíam o nome relacionado à drone, como:
• DH.82 Queen Bee (Queen Bee = Abelha Rainha) de 1935
• Airspeed AS.30 Queen Wasp (Queen Wasp = Vespa Rainha) de 1937
• TDD-1 (Target Drone Denny 1)
Primeiros DRONES
Funcionamento
Funcionamento
• O “drone” bicóptero, tricoptero, quadricóptero, hexacóptero ou octocóptero (2, 3, 4, 6, 8 hélices respectivamente) possuem como cérebro um microcontrolador .
• Microcontrolador (computador em miniatura, com processador, memória, portas de entrada e saída e software).
• Leitura das informações de vários sensores (giroscópios e acelerômetro) para saber o nível de inclinação.
• Acelera (ou desacelera) cada motor individualmente para manter o drone nivelado.
Funcionamento
• Piloto automático corrigindo centenas de vezes por segundo a estabilização do voo (facilidade de pilotagem).
• Sensores extras (magnetômetro/bússola magnética e GPS) - controle de navegação.
• Sensores barômetro (altímetro) e sonar - manter a altitude.
• Sensores principais = smartphone moderno.
Funcionamento
Peças necessárias para montagem
Cada setup precisa de peças compatíveis para funcionar, mas como regra geral, o mínimo necessário será: • Rádio controle profissional (TX), geralmente de 2.4Ghz, no mínimo 4 canais, ideal
acima de 6 canais.
• RX – receiver do rádio controle, que recebe os comandos do piloto e transmite para a placa controladora.
• Placa controladora com diversos sensores: determina os ajustes automáticos de nivelamento e obedece ao piloto, controlando a velocidade de cada motor independentemente, enviando seus os seus sinais para o ESC.
Peças necessárias para montagem
• ESC (Eletronic Speed Controller ou Conntrolador Eletrônico de Velocidade) ajusta a velocidade de cada motor. O ESC é a ponte reguladora de energia entre a bateria e os motores. Cada motor precisa de 1 ESC.
• Motor: geralmente motores “trifásicos” sem escova, chamados de brushless, convertem a energia elétrica da bateria (vindas pelo ESC) em energia mecânica para as hélices. Possuem ímãs de neodímio, balanceamento perfeito, além de minúsculos rolamentos.
Peças necessárias para montagem
• Hélices: o que garante sustentação do equipamento em voo. São usados em pares (exceto tricóptero), num quadricóptero por exemplo 2 rodam num sentido e as outras 2 rodam em outro sentido, justamente para eliminar o torque rotacional e o drone não precisar de rotor de cauda como um helicóptero precisa.
• Bateria de lipo (lithium polymer ou polímetros de lítio): uma bateria das mais modernas que garante alta taxa de descarga (dezenas de ampères) e alta densidade de energia. Geralmente são usadas baterias de 3 células de lipo (3S) até 6S, onde cada célula possui 3.7V de tensão nominal. A capacidade da bateria é medida em mAh, ou seja, a quantidade de amperes que ela consegue fornecer em 1 hora. Quanto maior a bateria, maior tempo de voo, até um certo limite, visto que as baterias são pesadas, e o peso influencia no tempo de voo.
Peças necessárias para montagem
• Frame: a parte física do equipamento, onde são aparafusados as peças acima. São classificados por tipo (para quadris, hexa, etc), bem como materiais que são fabricados, etc.
• Carregador de bateria de lipo.
Peças necessárias para montagem
Acessórios, opcionais diversos ou ferramentas: – Voltímetros para apitar avisando que a bateria está
acabando; – Abraçadeiras de velcro para prender a bateria; – Conectores de alta corrente para baterias do tipo XT60,
Dean T Plug, banana ou JST; – Conectores dos ESC x motores (plug banana); – Fios de silicone; – Abraçadeiras de nylon para fixação dos equipamentos; – Espumas dupla-face para amortecimento de vibrações;
Peças necessárias para montagem
Acessórios, opcionais diversos ou ferramentas:
– Spinner ou adaptador de hélices com o motor; – Trem de pouso; – Rádio link de telemetria para exibição dos sensores a partir
de notebook; – Link de bluetooth para monitorando via sistemas Android; – Tela de LCD ou OLED para configuração ou ajustes em
campo usando o rádio controle; – Balanceador de hélices para eliminar o jello effect em
câmeras, como a GoPro, Mobius ou outras.
Peças necessárias para montagem
Opcional sistemas de FPV (First Person View - ou visão em primeira pessoa):
– Câmera para transmissão ao vivo; – OSD – On Screen Display – forma um hud, uma
sobreposição de texto sobre o vídeo transmitido com informações vitais do voo, como altitude, velocidade, tensão da bateria, satélites gps, etc;
– Transmissor de vídeo, de 900Mhz, 1.2Ghz, 2.4Ghz ou ainda 5.8Ghz;
– Antenas especiais polarizadas, circular polarizada, clover leaf ou ainda patch direcional;
Peças necessárias para montagem
Opcional sistemas de FPV (First Person View - ou visão em primeira pessoa):
– Receptor de vídeo de mesma frequência com as devidas antenas;
– Bateria para o receptor de vídeo; – Tela de LCD, TV, notebook com placa de captura para
exibição do vídeo ao vivo transmitido; – Ou ainda usar óculos de realidade virtual como FatShark,
Ocullus, etc; – Gravador de vídeo DVR com cartão de memória para
armazenar o vídeo transmitido.
Alcance
Alcance
• O que determina a distância de comunicação para controle é o sistema de rádio controle.
• A maioria dos sistemas de rádio controle profissional (de 2.4Ghz) alcança no mínimo 1km (chegando a 5km ou muito além disso em sistemas LRS – long range system – de 433Mhz, onde o alcance pode chegar a mais 40km), mas você somente consegue enxergar no máximo a uns 300m.
Alcance
• Resumindo, o alcance é muito maior do que você conseguirá enxergar o equipamento.
• É possível usar sistemas (chamado FPV) para voar além do campo de visão (setup futuro).
• Iniciante não é recomendável voar longe (mesmo com FPV) por causa da bateria.
• Ou seja, por mais que você coloque um sistema de rádio muito forte, a autonomia de um drone de asas rotativas sempre será reduzido.
Autonomia x Tempo de voo
Autonomia x Tempo de voo
• Variáveis:
• tipo de equipamento • Vento • tamanho das baterias • peso de carga (payload) • modo de voo (mais rápido ou parado no ar) • taxa de carga das baterias e tempo de uso das mesmas, • pressão barométrica • temperatura do ar • etc.
Autonomia x Tempo de voo
• Considere em média: » entre 5 minutos para um drone racer
» 10 a 30 minutos para um drone de médio porte e
» até 45 minutos em um drone de maior porte.
» Lembre-se que se trata de um veículo voador, se voando a 50km/h
(por exemplo) em meia hora você alcança 25km de distância.
» Drones de maior autonomia geralmente trabalham de modo autônomo, principalmente os que fazem mapeamento.
Compensa comprá-lo?
Compensa comprá-lo?
• Como hobby é um dos melhores passatempos que existe!
• Como objeto de estudo em universidades de tecnologia!
• Com objetivo comercial!
Usabilidade
Exemplos:
• Mapeamento e modelagem de terrenos (ortomosaicos 3D).
• Filmagens aéreas de casamento.
• Filmagens aéreas para cinema.
• Filmagens aéreas para reportagens de TV.
• Fotografia de terrenos, sítios, casas para uso imobiliário.
• No campo em contagem de gado, plantações, além de vídeo dos mesmos.
Usabilidade
Usabilidade
Exemplos:
• Monitoramento de desmatamento em florestas.
• Inspeção de torres e linhas de energia ou transmissão.
• Localização e busca de desaparecidos em locais de difícil acesso.
• Entregas de produtos (em testes pela Amazon como PrimeAir).
• Filmagens aéreas de sítios de mineração (já em uso por exemplo pela Vale).
• Tomadas aéreas em sport como surf, skate, motociclismo, kart, etc.
• Envio de suprimentos ou remédios em áreas isoladas por desastres.
• Entre outros.
Curiosidades
Curiosidades
• A regulamentação pela ANAC (Agência Nacional de Aviação Civil) foi aprovada recentemente, em 2017.
• O regulamento exige que o piloto tenha mais de 18 anos, e requer documentação para pilotar drones de qualquer peso e tamanho acima de 400 pés (121 metros).
• Alguns países desenvolvidos proíbem o uso de drones para fins comerciais.
Curiosidades
• Abaixo de 121 metros, a Anac prevê diferentes exigências dependendo do peso do drone: – veículos com menos de 250 g: não é necessário cadastro – veículos entre 250 g e 25 kg: cadastro no site da Anac – veículos com mais de 25 kg: registro na Anac
• Isso significa que drones como o DJI Phantom 3, Phantom 4, Mavic Pro, Parrot Bebop 2 e Yuneec Typhoon H exigirão um cadastro no site da Anac — eles pesam de 0,5 kg a 1,5 kg.
Curiosidades
• As regras valem para todo o território brasileiro. Segundo a agência, quem não seguir o regulamento correrá o risco de sofrer processo administrativo, civil e criminal.
• Alguns países desenvolvidos proíbem o uso de drones para fins comerciais.
Drone Delivery
Referências
• https://multicopter.com.br/drone.asp
• https://www.tecmundo.com.br/drones
• https://www.dronesbrasil.com/
• https://tecnoblog.net/213854/anac-regras-drones-brasil/
• http://www.droneshowla.com/cresce-cada-vez-mais-o-uso-recreativo-de-drones-no-brasil-entenda/