Desenvolvimento de protótipo de veículo aéreo não tripulado de baixo custo e integração com ferramenta educacional para treinamento de voo

Abstract

Os RPAs (Remotely Piloted Aircrafts) ganharam grande espaço no cenário atual com a possibilidade de diversas aplicações em agricultura, construção civil, meio ambiente, mineração, entre outros. Através dessas aplicações diversas surge a necessidade da customização e montagem de drones com as vantagens de diminuição de custo e possibilidade de configuração para atender determinada finalidade específica. Dentro essa proposta, foi realizada a especificação, a montagem e a configuração de uma aeronave (quadricóptero) para aplicação em mineração com o objetivo de contribuir para a capacitação de pessoas na utilização de RPAs e capaz de aquisição de dados multifinalitários de áreas de interesse na mineração. Para isso, foram realizadas várias etapas para o projeto de construção da aeronave, tais como: especificação e aquisição de componentes; montagem; configuração; testes de voo e análises de desempenho. Cada etapa foi essencial para se ter um RPA funcional para missões de treinamento de voo assim como apto para realizar missões de voo para mapeamento e modelagem. Um dos maiores problemas da popularização de aeronaves remotamente pilotadas (ou drones) tem sido a utilização desses equipamentos por pilotos inexperientes ou sem nenhuma instrução de voo, o que pode representar riscos a pessoas, objetos de terceiros e ao próprio equipamento. Para proporcionar maior interação prévia aos usuários, foi concebido um software de simulação de voo para dar o primeiro contato além de desenvolver a habilidade de pilotagem para pessoas inexperientes nesse tipo de equipamento. A ferramenta trata-se de um simulador de voo com utilização de Realidade Virtual, em que é possível treinar a pilotagem de maneira segura e imersiva, realizando objetivos para melhorar as habilidades de controle de voo livre manual. A construção do simulador foi realizada através da plataforma Unity, uma engine gráfica para construção de jogos, passando por etapas de projeto, produção e implementação. Após o desenvolvimento, o software foi apresentado a pessoas com pouca ou nenhuma experiência de voo para verificar a eficácia da ferramenta e logo após foi realizado uma avaliação do software através de um questionário respondido pelos usuários. Através disso, foi possível verificar a eficácia da ferramenta computacional e como os elementos de treinamento sistematizado ajudaram os alunos submetidos aos testes a terem uma melhor experiência no primeiro contato com um equipamento real.

The RPAs (Remotely Piloted Aircrafts) have gained large space in the current scenario with the possibility of various applications in agriculture, civil construction, environment, mining, amongst others. Through these various applications, the need for customization and assembly of drones with the advantages of cost reduction and possibility of customized settings to achieve a specific purpose arises. Within this proposal, it was specified, assembled and setup an aircraft (Quadcopter) for mining applications aiming to contribute in training people to use RPAs and capable to the acquisition of multi-purpose data in the areas of interest. To accomplish this, several steps in the project of building the aircraft were taken, such as: specification and acquisition of components; assembly; set up; flight tests and performance analysis. Each step was essential to have a functional RPA to the purpose of flight training and also able to perform flight missions for mapping and modeling purposes. One of the major problems of the popularization of RPAs (or drones) is their use by unexperienced pilots or without any flight instruction, which can represent risks to other people, third parties objects and to the equipment itself. To provide more intensive interaction before flying, a flight simulation software was designed to give them the first flight contact and to develop piloting skills for inexperienced people in this type of equipment. The tool is a flight simulator which uses Virtual Reality, in which it is possible to train the pilots in a safe and immersive environment, accomplishing goals to improve the manual free flight control skills. The creation of the simulator was carried out using the Unity platform, a graphics engine for game development, going through the design, production and implementation stages. After the development, the software was presented to people with little or no flight experience to verify the effectiveness of the tool and after that a software evaluation was requested through a questionaire answered by the users. Through this, it was possible to verify the tool effectiveness and how the elements of systematic training helped the students to have a better experience in their first contact with a real equipment.