CONIC-SEMESP

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TÍTULO: PROTÓTIPO DE DRONE CARREGADO COM ENERGIA SOLAR TÍTULO:

CATEGORIA: EM ANDAMENTO CATEGORIA:

ÁREA: CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA ÁREA:

SUBÁREA: COMPUTAÇÃO E INFORMÁTICA SUBÁREA:

INSTITUIÇÃO: UNIVERSIDADE PAULISTA INSTITUIÇÃO:

AUTOR(ES): MATHEUS OLIVEIRA DOURADO AUTOR(ES):

ORIENTADOR(ES): DENISE MARIN RODRIGUES ORIENTADOR(ES):

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UNIVERSIDADE PAULISTA – UNIP

GABRIEL CESAR ROSA FERREIRA MATHEUS OLIVEIRA DOURADO

PROTÓTIPO DE UM QUADRICÓPTERO CARREGADO A ENERGIA SOLAR

SÃO JOSÉ DO RIO PRETO 2017

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MATHEUS OLIVEIRA DOURADO

PROTÓTIPO DE UM QUADRICOPTERO CARREGADO A ENERGIA SOLAR

Projeto de pesquisa apresentado à disciplina de Métodos de Pesquisa, sob a orientação do professor doutor Edson Roberto Bogas Garcia, como atividade bimestral.

SÃO JOSÉ DO RIO PRETO 2017

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Sumário 1 INTRODUÇÃO ... 3 2 TEMA ... 3 3 PROBLEMA ... 3 4 HIPÓTESE ... 3 5 DESENVOLVIMENTO ... 3 5.1 Objetivo Geral ... 3 5.2 Objetivos Específicos ... 3 6 JUSTIFICATIVA ... 4 7 METODOLOGIA ... 4 8 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ... 5 9 CRONOGRAMA ... 6

10 DIAGRAMA DE CASOS DE USO ... 7

10.1 Descrição dos casos de uso ... 10

10.3 Diagrama de Estados ... 15

10.4 Diagrama de Implementação ... 16

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1 INTRODUÇÃO:

VANTs, mundialmente conhecidos como drones, têm se tornado cada dia mais presentes no dia a dia das pessoas. Isso ocorre devido a facilidade da hora de adquirir esses equipamentos, o preço relativamente “justo” e as várias possibilidades de utilização. Profissionalmente eles podem ser utilizados para fins militares, para atividades agrícolas, monitoramento, investigações policiais, entre várias outras coisas.

Porém os VANTs gastam muita energia elétrica, e a questão energética é motivo grande preocupação no mundo todo. Pensando nesse problema surgiu a ideia de desenvolver um protótipo de um VANT que utilizasse energia solar como fonte de alimentação ao invés da tradicional energia elétrica,

Tal projeto torna-se viável tendo em vista a utilização de uma fonte alternativa de energia para uma área que está sendo bastante usada atualmente.

2 TEMA:

Protótipo de um Quadricóptero carregado à energia solar.

3 PROBLEMA:

De que maneira é possível solucionar o problema da utilização de energia solar para carregar um drone convencional?

4 HIPÓTESE:

É possível solucionar adaptando o drone para utilizar a energia solar por meios de uma bateria alternativa carregada com esse tipo de energia.

5 OBJETIVOS: 5.1 Objetivo geral:

Provar que é possível utilizar energia solar em um drone convencional.

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Para alcançar o objetivo geral, utilizar-se-ão os seguintes procedimentos: 1.Pesquisa sobre a utilização da energia solar.

2.Pesquisa sobre como montar um Drone Quadricoptero modelo F-450 DJI. 3.Desenvolvimento de um Drone Quadricoptero modelo F-450 DJI.

4.Desenvolvimento de um protótipo de uma bateria solar para Drone. 6 JUSTIFICATIVA:

A área de Drones e Vant(Veículo aéreo não tripulado) cresceu muito, várias empresas de tecnologia tais como a Raízen, a Vale, a Syngenta, a Basf, a Bayer, a Coca-Cola investiram bilhões em 2016 em pesquisas e desenvolvimento envolvendo Drones e Vant . O problema desses aparelhos sempre foi a bateria que possui um curto tempo de duração, dependendo dos componentes que ele utiliza durante um voo e o fato de utilizarem altas quantidades de energia elétrica.

7 METODOLOGIA:

O trabalho será desenvolvido com base em pesquisas bibliográficas, implementações e testes, tornando-o em seis etapas:

 Etapa 1: Pesquisa bibliográfica sobre o tema e sobre os componentes do

protótipo.

 Etapa 2: Construção do protótipo físico.

 Etapa 3 Teste de implementação do software de planejamento de voo e da

controladora ao protótipo.

 Etapa 4: Configuração do software de planejamento de voo e da controladora.

 Etapa 5: Implementação da bateria solar e testes.

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8 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

O tema escolhido aborda a ideia de criar um protótipo de um quadricoptero com placa de bateria recarregável pela energia solar que será desenvolvido da forma mais econômica possível e que de mais duração de vida útil durantes o uso do drone. A ideia surgiu pois varias marcas famosas vem investindo em drones esses anos como A Horus Aeronaves, empresa que fabrica drones em Santa Catarina para mapeamento na agricultura, topografia e mineração, recebeu um aporte de R$ 3 milhões da gestora de fundos de investimentos de Venture Capital, a SP Ventures. O valor foi repassado por meio do Fundo de Inovação Paulista (FIP), uma rede de investidores que está sempre buscando novos empreendimentos , ou como o

Facebook está desenvolvendo um drone voltado para oferecer acesso à internet em situações de emergência , essas são apenas dois exemples de investidores no quadricoptero , pois é algo que não serve apenas para diversão mais também para tarefas de difícil acesso , arriscada para uma pessoa ou para filmagens de

monitoramento de segurança sendo que no drone você pode controla-lo de uma distancia mais longa e segura sem precisar se preocupar com qualquer

incidentes.Com a ideia do drone com bateria recarregável pela energia solar daremos um tempo maior de uso para o usuário com isso ele trabalhara mais sem precisar ser recarregado diretamente na tomada mas sim enquanto você utiliza o mesmo .O auto grau de liberdade de vôo permitido (decolagem vertical , vôo pairado estabilizado ,posicionamento e facilidade de aterrissagem) esta sendo explorado com essa finalidade nos estudos científicos, em especial o da vida selvagem. (LIPPARELLI, 2016,P.21)

Painéis solares fotovoltaicos são dispositivos utilizados para converter a energia da luz do Sol em energia elétrica são compostos por células solares,designadas já que captam,a luz do Sol, são projetados e fabricados para serem utilizados em

ambientes externos .(SABADY. A energia solar na habitação. Cetop,1979.)

As primeiras invenções relacionada a matéria aparece em 1980 até 1997 esteve em uma etapa emergente com 83 invenções e 229 solicitações de

patente.(SEBASTIÁN,2015 pag.19.)

O Nasa Pathfinder e modelos posteriores , culminando com o Helios , que estabeleceu o recorde de atitude para aeronaves não-propelidas por foguete .(SHUMAN,1916 ,New York times )

A Titan é a primeira empresa a fabricar drones solares comercialmente.(NORONHA,2013,meiobit)

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Se um veículo aéreo não tripulado tem a capacidade de transportar equipamentos de controle semi-autônomo de guiamento via DGPS, telemetria e monitoramento e com carga paga de 100 kg .(PELOTAS,2008,pág.18).

9 CRONOGRAMA

JAN FEV MARC ABR MAI JUN JUL AGO SET OUT NOV

1) Ideia.

x

x x 2) Parte escrita. x x x x x x 3) Relação de material. x 4) Montagem do projeto. x 5) Testando software. x x 6) Testando arduino. x x 7) Corrigir falhas. x 8) Voo. x x

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Um caso de uso é a especificação de uma sequência completa de interações entre um sistema e um ou mais agentes externos a esse sistema (BEZERRA, 2007). As características do caso de uso são: sempre iniciados por um ator; sempre retornam um resultado ao autor; especifica uma funcionalidade completa.

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10.1 Descrição dos casos de uso [UC 01]:Controlar equipamento.

Descrição: o usuário deverá indicar os comandos que deseja. Atores envolvidos: usuário.

Pré-condição: o usuário deve estar com o controle ligado e com o drone. Cenário Principal de Sucesso:

1. O caso de uso é iniciado com o usuário apertando o comando que deseja. 2. O usuário poderá apertar apenas dois comandos por vez.

3. O controle executa os comando se os comandos estiverem certos. 4. O Drone realiza os comandos informados pelo usuário.

Cenário Secundário de Falha:

4.1 O sistema não executa o comando desejado. 4.2 O Drone estar fora de alcance.

4.3 O controle ou o Drone estiverem com carga insuficiente para executar o comando.

[UC 02]:Ligar/Desligar

Descrição: o usuário deverá indicar se deseja ligar ou desligar o equipamento. Atores envolvidos: usuário.

Pré-condição: o usuário deve estar com o controle e com o drone. Cenário Principal de Sucesso:

1. O caso de uso é iniciado com o usuário apertando o comando ON/OFF. 2. O usuário poderá apertar apenas um dos comandos por vez.

3. O controle executa os comando se os comandos estiverem certos. 4. O controle realiza os comandos informados pelo usuário.

[UC 03]:Informar Direção.

Descrição: o usuário deverá indicar no controle a direção que deseja. Atores envolvidos: usuário.

Pré-condição: o usuário deve estar com o controle ligado e com o drone ligado.. Cenário Principal de Sucesso:

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2. O usuário poderá apertar apenas um comando por vez.

3. O controle executa os comando se os comandos estiverem certos. 4. O Drone realiza o comando informado pelo usuário.

[UC 03]:Informar Direção.

Descrição: o usuário deverá indicar no controle a direção que deseja. Atores envolvidos: usuário.

Pré-condição: o usuário deve estar com o controle ligado e com o drone ligado. Cenário Principal de Sucesso:

1. O caso de uso é iniciado com o usuário apertando a direção que deseja. 2. O usuário poderá apertar apenas um comando por vez.

[UC 04]:Acionar velocidade.

Descrição: o usuário deverá indicar no controle a velocidade que deseja. Atores envolvidos: usuário.

Pré-condição: o usuário deve estar com o controle ligado e em mãos e com o drone ligado.

Cenário Principal de Sucesso:

1. O caso de uso é iniciado com o usuário aciona a velocidade que deseja. O usuário poderá acionar apenas uma velocidade por vez.

2. O controle aciona as velocidades se os comandos estiverem certos. 3. O Drone realiza o comando informado pelo usuário.

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[UC 05]:Utilizar GPS.

Descrição: o usuário deverá indicar no GPS se deseja liga-lo ou desliga-lo. Atores envolvidos: usuário.

Pré-condição: o usuário deve estar e com o drone em mãos. Cenário Principal de Sucesso:

1. O caso de uso é iniciado com o usuário apertando o comando que deseja(Ligar/Desligar).

2. O usuário poderá apertar apenas um comando por vez.

3. O GPS executa os comando se os comandos estiverem certos. 4. O GPS realiza o comando informado pelo usuário.

4.1 O sistema não executa o comando desejado. 4.2 O GPS estar mal configurado.

4.3 O GPS não estiver com carga insuficiente para executar o comando.

[UC 06]:Informar Modo de Voo.

Descrição: o usuário deverá indicar no controle o modo de voo que deseja. Atores envolvidos: usuário.

Pré-condição: o usuário deve estar com o controle ligado em mãos. Cenário Principal de Sucesso:

1. O caso de uso é iniciado com o usuário apertando a direção que deseja. 2. O usuário poderá apertar apenas um comando por vez.

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Atores envolvidos: programador.

Pré-condição: o programador deve estar com o controle ligado. Cenário Principal de Sucesso:

1. O caso de uso é iniciado com o programador seleciona o comando que deseja configurar.

2. O programador poderá configurar um comando por vez. 3. O Drone executa o comando configurado pelo programador. Cenário Secundário de Falha:

3.1 O programador configura o comando incorretamente. 3.2 O sistema não executa o comando desejado.

3.3 O controle ou o Drone estiverem com carga insuficiente para executar o comando configurado.

[UC 08]:Configurar direção.

Descrição: o programador deverá indicar as direções que deseja configurar. Atores envolvidos: programador.

1. O caso de uso é iniciado com o programador selecinando a direção que deseja configurar.

2. O programador poderá configurar uma direção por vez. 3. O Drone executa o comando configurado pelo programador. Cenário Secundário de Falha:

3.1 O programador configura a direção incorretamente. 3.2 O sistema não executa a direção desejada.

[UC 09]:Configurar velocidade.

Descrição: o programador deverá indicar a velocidade que deseja configurar. Atores envolvidos: programador.

1. O caso de uso é iniciado com o programador selecionando a velocidade que deseja configurar.

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2. O programador poderá configurar uma velocidade por vez. 3. O Drone executa o comando configurado pelo programador. Cenário Secundário de Falha:

3.1 O programador configura a velocidade incorretamente. 3.2 O sistema não executa o comando desejado.

[UC 10]:Configurar GPS.

Descrição: o programador deverá configurar o GPS. Atores envolvidos: programador.

Pré-condição: o programador deve estar com o GPS ligado. Cenário Principal de Sucesso:

1. O caso de uso é iniciado com o programador configurando o GPS. 2. O GPS executa o comando configurado pelo programador.

2.1 O programador configura o GPS incorretamente. 2.2 O GPS não executa o comando desejado.

[UC 12]:Configurar modos de voo.

Descrição: o programador deverá indicar o modo de voo que deseja configurar. Atores envolvidos: programador.

1. O caso de uso é iniciado com o programador selecionando o modo de voo que deseja configurar.

2. O programador poderá configurar um modo por vez.

3. O Drone executa o comando configurado pelo programador. Cenário Secundário de Falha:

3.1 O programador configura o modo de voo incorretamente. 3.2 O sistema não executa o modo de voo desejado.

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CONTROLE

DRONE

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10.4 DIAGRAMA DE IMPLANTAÇÃO.

Controle

Servidor de

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11 RESULTADOS ESPERADOS

Esperamos com esse projeto aprimorar a utilização de energias alternativas para os VANTs melhorando o seu desempenho, criando cada vez mais melhorias nessa área.