Os Drones… e as suas limitações

Hoje em dia, são muitas as pessoas, empreendedores, empresários e até grandes empresas que se apressam a marcar posição e a entrar no mundo dos Drones (não militares), pois estes pequenos robots prometem resolver qualquer problema, em qualquer lugar, a qualquer hora, e de forma automática… talvez depois de uma curta fase de investigação e desenvolvimento. Mas quão curta é esta “curta fase de investigação e desenvolvimento”? Ou, mais importante que isso, quais são as maiores limitações destas plataformas robóticas?

Alguns especialistas argumentam que a maior limitação é a energia disponível a bordo do veículo (em particular para aqueles drones que levantam voo e aterram verticalmente), impondo restrições à duração do voo, aos sensores e carga útil que pode ser levada abordo, bem como ao alcance e largura de banda das comunicações. Existem várias tecnologias emergentes de baterias que prometem trazer uma grande revolução nesta e noutras áreas relacionadas com a mobilidade de veículos elétricos. No entanto, estas promissoras tecnologias estão ainda em fase de investigação e desenvolvimento, podendo demorar mais uma década (eu sou otimista) até que uma delas possa ser produzida em massa, e assim fazer com que os preços desçam até ao nível das atuais baterias de Lítio-polímero e tecnologias semelhantes.

Um outro conjunto de preocupações diz respeito à segurança de pessoas e bens, direito à privacidade, requisitos de seguros de responsabilidade civil, e a sujeição do drone e do seu operador às leis em geral. Tem havido inúmeros acidentes envolvendo falhas de drones ou operação destes por pessoas não adequadamente qualificadas (quer em termos de conhecimentos técnicos, de padrões éticos, ou mesmo de medidas de segurança e prevenção de acidentes), resultando em vários feridos e algumas “quase-colisões” com aeronaves comerciais. Como consequência, e para prevenir incidentes mais dramáticos, os legisladores na UE, EUA, e noutros países, estão a preparar-se para banir o uso de qualquer drone que não tenha uma autorização explicita da entidade que regula o espaço aéreo, enquanto que legislação mais detalhada sobre a sua integração no espaço aéreo vai sendo discutida e implementada.

Por último, o desafio mais difícil (na minha opinião) é o de dotar um drone das capacidades para compreender o meio que o envolve. Pelo que conheço, não existe hoje nenhum drone (não militar) capaz de localizar-se e de representar o meio envolvente sem recurso a mapas pré-existentes ou GPS. Isto significa que nenhum drone consegue ainda navegar através de uma cidade para entregar pizzas, tacos ou livros, evitando colisões com edifícios, carros, pessoas ou outros drones, principalmente se estes obstáculos estiverem em movimento. Este é um problema técnico muito complexo, em conjunto com outros assuntos que são objecto de muitos programas de investigação por todo o mundo, e muitas vezes não é reconhecido como um desafio por muitos dos que tentam entrar nesta industria, podendo frustrar ideias e planos de negócios que, de outra forma, seriam geniais.

Em suma, antes de formar uma empresa que envolva drones (ou mesmo qualquer outra tecnologia), é sempre necessário ter uma compreensão clara do que estes conseguem fazer HOJE, e quais são as perspetivas de que as capacidades desejadas estejam disponíveis num futuro próximo.

Arducopter Hexa – participação no desafio T3 Cube

No início de 2013 resolvi investir num novo hobby: Drones! Em particular, o Arducopter Hexa, fabricado pela 3DRobotics.

Bem… é verdade que também trabalho no uso de drones para a inspeção automática de infraestruturas críticas… No entanto, entre provas de observabilidade, desenho de filtros e controladores, simulações em Matlab, escrita e publicação de artigos científicos, não tenho assim tantos “momentos de felicidade” em que possa operar estes veículos! Especialmente porque, quando temos um veículo extremamente caro, equipado com instrumentos no valor de milhares de Euros (lasers, câmaras de video ou térmicas, computadores, entre outros), apenas pilotos profissionais com muitos anos de experiência (definitivamente, eu não sou um deles) devem operar o veículo!

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Comprei então o Arducopter Hexa B, com o GPS uBlox LEA6, telemetria, e sonar. Nas horas vagas e fins de semana, comecei pelo modo mais básico (Attitude), onde apenas a atitude do veículo é estabilizada, e pratiquei voo estacionário e manobras de voo básicas. À medida que fui ganhando confiança nas minhas capacidades de pilotagem e no comportamento do veículo, comecei a explorar os modos de estabilização de altitude e de GPS, que apesar de dados muito ruidosos vindos do sonar funcionaram muito bem. Eventualmente, avancei para o teste do modo em que o veículo volta ao sítio de onde levantou voo (modo RTL) e, finalmente, alcancei o meu objectivo de voar em modo totalmente autónomo, planeando uma missão no software Mission Planner, que o Arducopter executou sem falhas assim que este modo foi ativado.

Por esta altura, a comunidade do sítio DIYDrones.com colocou o desafio T3 Cube
“A missão é simples, levantar voo e e subir até aos 20 m.
Voar descrevendo um cubo com 50 m de lado, parando por um minuto em cada vértice, de forma a que o tempo de voo não possa ser inferior a 8 minutos….. Serão concedidos pontos adicionais a quem conseguir ficar mais tempo em cada vértice….
O cubo em formato KML mais preciso ganha.”
Este era o incentivo que precisava para entrar nas profundezas do planeamento de missão desta plataforma!

Depois de quatro missões, três das quais tentativas de descrever um cubo, consegui que a trajetória do meu Arducopter fosse algo semelhante a um cubo. Fiquei cerca de 25 segundos em cada vértice, mas achei necessário passar por algumas arestas duas vezes, de forma a definir todas as arestas do cubo, passando cerca de 13 minutos em voo. Este foi o aspecto final do cubo que foi desenhado nos céus da Atalaia, Montijo, na pista do meu clube de RC, o “Hangar13”.

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Do meu ponto de vista, não ficou nada mal, mas pelo menos mais três pessoas conseguiram trajectórias em forma de cubo mais precisas do que eu e com maiores tempos de voo. No total fomos 8 pessoas a participar, espalhadas por todo o mundo, e apenas por participar, os simpáticos organizadores deste desafio ofereceram-me uma t-shirt! 😀

O ficheiro KMZ pode ser descarregado aqui, e visualizado com todo o detalhe no Google Earth.