Projeto Integrador de Engenharia 2 - Drone de Acompanhamento de Usuário

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Universidade de Brasília - UnB 
Faculdade UnB Gama - FGA 
Engenharia Aeroespacial, Engenharia Automotiva, Engenharia Eletrônica, 
Engenharia de Energia e Engenharia de Software 
 
 
Gama Drone: 
Drone de Acompanhamento de Usuário 
 
Autores: Alisson Louly, Bruno Nunes, Guilherme Sampaio, Hugo Felippe, 
Hugo Martíns, João Gabriel, João Guilherme, Luiz Eduardo, Matheus Pereira, 
Paulo Reis, Rafael Schiavon, Rafael Vasconcelos, Rudmar Rodrigues, Vinícius 
Franco, Yan Rodrigues. 
Orientadores: Alex Reis, Sebastien R. Joseph, Rhander Viana. 
 
 
Brasília-DF 
2016 
1 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Alisson Louly, Bruno Nunes, Guilherme Sampaio, Hugo Felippe, Hugo Martíns, João 
Gabriel, João Guilherme, Luiz Eduardo, Matheus Pereira, Paulo Reis, Rafael 
Schiavon, Rafael Vasconcelos, Rudmar Rodrigues, Vinícius Franco, Yan Rodrigues. 
 
 
 
 
 
 
Gama Drone: 
Drone de Acompanhamento de Usuário 
 
 
 
 
Relatório submetido para disciplina 
de Projeto Integrador de Engenharia 
2 do curso de Engenharias da 
Universidade de Brasília, como 
requisito parcial para composição da 
nota final. 
 
Orientadores: ​Alex Reis, Sebastien 
R. Marie Joseph Rondineau, 
Rhander Viana 
 
Brasília-DF 
2016 
 
3 
 
 
Disciplina:​ Projeto Integrador 2 ​Código:​ 208175 
Curso:​ Engenharias Semestre/Ano: 02/2016 
Professores:​ Alex Reis Sebastien R. Marie Joseph Rondineau Rhander Viana 
 
Integrantes do Grupo: 
 
Nome Matrícula Engenharia 
Hugo Felippe da Silva Lui 10/0104797 Aeroespacial 
Álisson de Souza Louly 12/0108909 Aeroespacial 
João Gabriel da Silva Souza 11/0150201 Automotiva 
Bruno Nunes de Freitas 10/0095143 Eletrônica 
Guilherme Sampaio 10/0103162 Eletrônica 
Rafael Schiavon Fortes 10/0120482 Energia 
Yan Rodrigues de Sousa 10/0127797 Energia 
Luiz Eduardo Borem 10/0016332 Energia 
Rafael Andrade de Vasconcelos 11/0019270 Energia 
Matheus Pereira Gonçalves 10/0115993 Energia 
Paulo Henrique Alves dos Reis 10/0118640 Energia 
Hugo Ferreira Martins 13/0028100 Software 
Rudmar Rodrigues Campos Júnior 15/0147821 Software 
Vinícius Franco da Cunha Arantes 09/0135032 Software 
João Guilherme Santana Araruna 09/0118588 Software 
Tabela 1: Integrantes do Grupo 
 
 
4 
 
 
Índice 
 
1. Introdução 
2. Escopo 
2.1 Objetivo 
2.2 Contexto e Justificativa 
2.4 Restrições 
2.3 Premissas 
2.5 Stakeholders 
2.6 Estrutura Analítica do Projeto (EAP) 
2.7 Lista É/ Não É 
2.8 Cronograma Preliminar 
2.8.1 Priorização das mudanças de prazo 
2.8.2 Controle de tempo na entrega de atividades 
2.8.3 Marcos do Projeto 
3. Análise de Viabilidade 
4. Plano de Gerenciamento de Recursos Humanos 
4.1 Detalhamento 
4.2 Principais Atribuições e Responsabilidades 
4.3 Acompanhamento da Equipe 
5. Plano de Gerenciamento de Custos 
5.1 Descrição dos processos de gerenciamento de custo 
5.2 Custo com Equipe 
5.3 Custo com Materiais 
6. Plano de Gerenciamento de Riscos 
6.1 Descrição dos Processos de Gerenciamento de Riscos 
6.2 Estrutura Analítica de Riscos 
6.3 Qualificação dos Riscos 
6.4 Riscos Identificados 
6.5 Planejamento de Respostas aos Riscos 
6.6 Outros Assuntos Relacionados ao Gerenciamento de Riscos do Projeto não 
Previstos neste Plano 
7. Desafios Técnicos 
7.1 Engenharia Aeroespacial e Automotiva 
7.2 Engenharia de Energia: 
7.3 Engenharia Eletrônica 
7.4 Engenharia de Software 
5 
 
 
8. Referencial Teórico 
8.1 Estrutura do drone 
8.2 Propriedades mecânicas 
8.3 Dinâmica do quadricóptero 
9. Descrição do produto do projeto 
9.1 Compartimento dos equipamentos eletrônicos 
9.2 Câmera 
9.3 Braços do quadricóptero 
9.4 Trem de pouso 
9.5 Suporte para a câmera 
9.6 Sistema de Alimentação do Drone 
9.6.1 Motores 
9.6.2 - Teste do Motor 
9.6.3 - Hélices 
9.6.4 - Balanceamento das Hélices 
9.6.5 - Bateria 
9.6.6 - Controlador de Velocidade (ESC) 
9.6.7 - Integração do Sistema de Alimentação 
9.7 - Projeto do Carregador da Bateria 
9.8 Controlador de Voo (ArduPilot) 
9.9 Controlador de Sensores (Raspberry Pi) 
9.10 Antenas 
9.11 Hub 
9.12 Algoritmos de Movimentação 
9.13 Aplicativo de Comunicação com o Drone 
10. Análise Estrutural, Simulações e Montagem 
10.1 Pesquisa de Mercado 
10.2 Designer 
10.3 Esforços na Estrututra 
10.4 Materiais Utilizados 
10.5 Análise Modal 
10.6 Análise Estrutural 
10.7 Montagem da Estrutura 
11. Considerações finais 
12. Conclusão 
13. Anexos 
13.1 Documento de Visão - aplicativo GamaDro​ne 
6 
 
 
1. Descrição do Problema 
1.1 Sentença de Posição do Produto 
2. Descrições dos Envolvidos e dos Usuários 
2.1 Resumo dos Envolvidos 
2.2 Resumo dos Usuários 
2.3 Ambiente do Usuário 
2.4 Principais Necessidades dos Usuários e dos Envolvidos 
2.5 Alternativas e Concorrência 
3. Visão Geral do Produto 
3.1 Perspectiva do Produto 
3.2 Suposições e Dependências 
4. Recursos do Produto 
14. Bibliografia 
 
 
 
 
7 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
8 
 
 
1. Introdução 
Os Veículos Aéreos Não Tripulados (VANTs), popularmente também 
conhecidos por Drones, tiveram seu início na década de 50 pelos Estados Unidos 
da América (EUA) para fins militares e foram criados com a intenção de substituir os 
seres humanos em missões muito perigosas de espionagem, o passo seguinte dado 
pelos EUA foi na década de 90 de usar o VANT com armamento embutido para 
utilização em combates [1]. 
No Brasil, o primeiro VANT construído foi o BQM1BR utilizado apenas como 
alvo aéreo. Outro protótipo que deu origem aos VANTs no Brasil foi o Gralha Azul 
construído pela Embravant que operava como rádio-controle. Em 1996, o CenPRA 
(Centro de Pesquisas Renato Archer) iniciou o Projeto Aurora com o objetivo de 
desenvolver VANTs com utilização em diversas áreas como segurança pública, 
monitoramento ambiental e de trânsito, levantamentos agrícolas, telecomunicações, 
etc. A partir do ano 2000 os VANTs para uso civil começaram ganhar força de 
mercado e em 2005 a Embrapa em conjunto com o Instituto de Ciências 
Matemáticas e Computação da Universidade de São Paulo (ICMC-USP) 
desenvolveram o primeiro VANT com tecnologia 100% brasileira, com o decorrer 
dos anos a tecnologia empregada neles foram cada vez mais aprimoradas sendo 
que em 2009 o projeto VANT-SAR deu origem a primeira aeronave de propulsão 
elétrica, em 2012 a Flight Technologies inicia um projeto de desenvolver um VANT 
de decolagem e pouso automático [1]. 
Eles podem ser controlados remotamente por um operador, ou serem 
parcialmente ou totalmente controlados por sistemas embarcados. Dentre as 
categorias de VANT, existem os de asa fixa e rotativa, como os quadricópteros e 
helicópteros. O sistema de controle de vôo depende diretamente do tipo de asa. Há 
diversas formas de propulsão, como motores a combustão interna, turbinas a gás, 
foguetes e motores elétricos, o uso de uma determinada tecnologia propulsiva 
depende do tipo de missão ou aplicação do VANT. 
O projeto propõe desenvolver um ​Drone autônomo para filmagem e captura 
de imagens do usuário em atividades de baixa velocidade. O ​Drone localizará o 
9 
 
 
usuário por meio de três antenas acopladas a ele, que serão empregadas para aferir 
a distância entre o usuário e o Drone utilizando a variação da potência do sinal 
recebido de um smartphone conforme o usuário se movimenta, e ainda serão 
utilizadas para definir a direção em que o VANT irá gravar as imagens. 
Dos vários tipos de Drones existentes o projeto desenvolverá um sistema do 
tipo multi rotor, ou seja que divide sua sustentação em diferentesmotores, no caso 
do presente projeto será um quadricóptero, ou quadrirotor, pois este tipo de 
aeronave possui 6 graus de liberdade, sendo estes 3 de translação no sistema de 
referência X, Y, Z e mais de 3 de rotação ao longo dos mesmos eixos, essa 
configuração do sistema de controle de altitude do Drone possibilita manobras como 
rotação e até mesmo parar sob um ponto fixo, o que é difícil para um avião comum 
por exemplo, sendo esta atividade fundamental para cumprir um dos objetivos de 
projeto que é filmar de um bom ângulo e com boa qualidade de vídeo. 
 
Figura 1. Forças e momentos de um quadrirotor 
2. Escopo 
O item abaixo descreve o escopo do projeto, considerando o tempo de 
execução, custos, riscos, recursos humanos e materiais. 
10 
 
 
2.1 Objetivo 
Desenvolvimento de um Veículo Aéreo Não Tripulado (VANT) que seja capaz 
de seguir o usuário. Ele poderá fazer fotografias, em momentos de lazer, práticas 
esportivas, casamentos entre outros. Poderá atingir até 5 metros de altura, onde 
tem a opção de não apenas seguir, como também de parar junto com o usuário e 
girar 360 graus. 
2.2 Contexto e Justificativa 
Este projeto tem o intuito de desenvolver um ​Drone autônomo para sua 
utilização em momentos de lazer, como prática esportiva, tornando-o viável 
economicamente para que se torne acessível à todas as pessoas. O projeto 
insere-se num contexto em que o uso de rede sociais está cada vez mais frequente, 
e por isso, torna-se imprescindível o registro de atividades diárias em situações 
diversificadas. 
Desta forma, o projeto utiliza o amplo campo de aplicações que os ​Drones 
possuem para proporcionar comodidade ao usuário em filmar-se enquanto pratica 
atividades físicas sem a preocupação de segurar seu equipamento de filmagem e 
garantindo um enquadramento correto. Para o seu desenvolvimento haverá a 
necessidade de integrar as cinco áreas da engenharia (Aeroespacial, Automotiva, 
Eletrônica, Energia e Software) da Universidade de Brasília - Faculdade do Gama 
devido aos diversos sistemas que o integram, como controle, eletrônica, estrutura e 
potência. 
 
11 
 
 
2.3 Premissas 
 As premissas são hipóteses ou pressupostos associados ao escopo para fins 
do projeto que são assumidos como verdadeiros, reais ou certos sem a necessidade 
de prova ou demonstração. Este item apresenta características que descrevem as 
premissas nas quais o ​Drone​ será projetado, são elas: 
 
● Capaz de integrar todas as engenharias envolvidas no projeto; 
● Voar e permanecer assim de maneira estável; 
● Deve ser totalmente autônomo; 
● Deve conseguir localizar e seguir o usuário; 
● Autonomia de pelo menos 5 minutos; 
● Capaz de filmar e captar imagens do usuário; 
● Capacidade de sempre se localizar e ajustar atrás do usuário; 
● Manter altura de segurança pré-estabelecida; 
● Estrutura leve e rígida; 
● Capacidade de carga de até 2kg; 
● Suportar pequenos choques; 
● Conectar-se ao usuário por aplicativo móvel; 
2.4 Restrições 
Este item restringe as características do drone por meio de uma listagem com 
suas principais limitações, são elas: 
 
● O ​Drone​ está restrito a seguir o usuário em uma velocidade baixa; 
● O aplicativo móvel a ser desenvolvido está restrito a plataforma Android; 
● Autonomia reduzida; 
● Sem amortecimento no trem de pouso; 
● Altura pré-estabelecida e fixa; 
● Ângulo da câmera fixo; 
● Grau de movimentação reduzido; 
12 
 
 
● Peso da bateria; 
● Tamanho das hélices; 
● Tamanho dos Braços do ​Drone​; 
● Filmagem apenas durante o dia e em locais abertos; 
● Altura estabelecida de 5 metros; 
2.5 Stakeholders 
Para os eventos programados para esse projeto foram identificados como 
principais ​stakeholders​ : 
 
● Docentes da disciplina de Projeto Integrador 2; 
● Docentes de matérias relacionadas ao projeto; 
● Alunos participantes do projeto; 
● Alunos da disciplina de Projeto Integrador 2; 
● Profissionais do galpão envolvidos; 
● Fornecedores de produtos e serviços para o projeto; 
● Servidores envolvidos no projeto; 
2.6 Estrutura Analítica do Projeto (EAP) 
A Estrutura Analítica do Projeto mostra todos os entregáveis do projeto ao 
longo do tempo de execução do mesmo. A EAP do projeto Gama Drone está 
dividida em quatro marcos de entregas: Estrutura, Voo, Controle e Perseguição. A 
EAP pode ser percebida na ilustração abaixo. 
13 
 
 
 
Figura 2 : Estrutura Analítica do Projeto. 
2.7 Lista É/ Não É 
 Neste item será listada uma série de afirmações e negações que buscam 
definir características, aplicações e limitações do produto: 
 
O produto é: 
● O produto é um drone quadricóptero que visa seguir o usuário. 
● O produto é um sistema que utiliza um conjunto de sensores para identificar a 
posição e movimentação do usuário. 
● O produto é um sistema que utiliza antenas para poder melhor se ajustar a 
distância do usuário. 
● O produto visa filmar o usuário utilizando uma câmera GoPro. 
● O produto visa manter uma distância para o usuário de modo que sua 
movimentação seja integralmente filmada. 
 
O produto não é: 
● O produto não visa focar o rosto ou qualquer parte específica do usuário alvo. 
● O produto não é capaz de fazer acrobacias. 
● O produto não é equipado com sistema anti colisão. 
● O produto não é capaz de fazer filmagens durante a noite. 
14 
 
 
2.8 Cronograma Preliminar 
Nas figuras a seguir podem ser observadas o cronograma de cada ponto de 
controle. 
 
Figura 3: Ponto de Controle 1 
 
Figura 4: Ponto de Controle 2 
 
15 
 
 
 
Figura 5: Ponto de Controle 3 
2.8.1 Priorização das mudanças de prazo 
Será respeitado a seguinte definição a respeito de prioridades das mudanças 
nos prazos: 
 
Prioridade 0​: Mudanças que atacam o projeto de maneira muito agressiva, devem 
ser tomadas atitudes, juntamente com toda equipe para que seja solucionado o 
mais rápido possível; 
 
Prioridade 1​: Mudanças que necessitam de medidas imediatas, porém, não é 
necessário reuniões extraordinárias, pois a resolução desta é cabível na autonomia 
do Gerente de Projeto, podendo assim ser encaixada no processo sem grandes 
alterações; 
 
Prioridade 2​: Mudanças que não são muito significativas para o andamento do 
projeto, sendo que qualquer integrante da equipe tem autonomia para fazer esta 
modificação. 
A definição das prioridades serão feitas com base no decorrer do projeto, 
visto que uma mesma mudança, as prioridades podem ser diferentes para cada 
engenharia. 
16 
 
 
2.8.2 Controle de tempo na entrega de atividades 
A entrega de todos os artefatos estão definidos no cronograma com um 
buffer de tempo de 2 dias, para que se possa ter um tempo para validação e sejam 
feitas alterações, caso seja necessário, dentro do prazo real de entrega. 
2.8.3 Marcos do Projeto 
Abaixo estão listados todos os marcos definidos no projeto e seus devidos 
entregáveis. 
 
Marco 1 - Estrutura do Drone 
● Estrutura do Drone 
● Estrutura das Hélices 
● Estrutura da Bateria 
○ Cálculo de Autonomia 
○ Dimensão 
● Estrutura do Motor 
○ Dimensão 
● Definição dos Sensores 
● Funcionamento dos Componentes Eletrônicos 
 
Marco 2 - Voo do Drone 
● Acoplamento das Estruturas 
● Comunicação via Bluetooth App/Drone 
● Recarga da Bateria 
● Roteiro de teste de voo do Drone 
 
Marco 3 - Controle do Drone 
● Automação com Ardupilot 
● Módulo de Controle com RaspberryPi 
● Algoritmo de Movim 
● entação Dronekit 
● Análise de Otimização do Sistema de Energia 
● Informação dos Sensores no Aplicativo Móvel 
 
Marco 4 - Perseguição do Drone 
● Aferir Distância com Antenas 
● Algoritmo de Validação da Distância 
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● Sistema de Comunicação entre Módulo Controle 
● Controle de Decolagem e Pouso pelo Aplicativo Móvel 
● Funcionamento dos Receptores e Transmissores 
● Funcionamento da Função Follow Me 
3. Análise de Viabilidade 
 A viabilidade do projeto será analisada a partir de dois aspectos inerentes ao 
projeto. O primeiro deles é custo dos equipamentos utilizados, os quais necessitam 
ser financiados com recursos dos próprios integrantes do projeto. Para tal, optou-se 
por criar um banco no qual todos os integrantes do projeto contribuíram com uma 
quantia inicial. Este montante será utilizado para viabilizar a compra dos dispositivos 
essenciais para a montagem do drone e assim custear o valor estimado de R$ 
2.840,30 explicitado na tabela 4. 
Outro aspecto definidor no que diz respeito a viabilidade do projeto é o tempo 
de execução das atividades, dado o curto período de 4 meses para sua realização 
completa. Desta forma, considerando a necessidade de associação entre os 
sensores, antenas e sistemas de voo, bem como alimentação, estruturação do 
"frame" e introdução do aplicativo responsável pela ordem de controle remoto, 
entra-se nos desafios técnicos a serem enfrentados no projeto. Com isso, os 
cronogramas apresentados na seção 2.8 precisam ser seguidos com margem 
mínima de falha, para que o correto funcionamento do Drone ocorra dentro do 
período letivo do semestre. 
A fim de facilitar a viabilidade final do produto, marcos foram criados para que 
em determinado período temporal, um processo específico seja entregue, a fim de 
simplificar o entendimento e integração por todas as partes envolvidas. Além disso, 
a infraestrutura da universidade permite que todas as áreas tenham amparo técnico, 
sem trâmites legais e burocráticos envolvidos, facilitando a possibilidade de entrega 
dentro do prazo estipulado. 
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4. Plano de Gerenciamento de Recursos 
Humanos 
A equipe do projeto será formada por estudantes de engenharia da 
Faculdade UnB Gama e auxiliada pelos professores responsáveis pela disciplina. 
4.1 Detalhamento 
Para melhor gerenciar a equipe, foi proposto que dentre as engenharias 
fosse escolhido um gerente de equipe. Sendo assim, haveria um gestor para as 
equipes de ​software​ , energia, eletrônica e aeroespacial/automotiva (pelo fato da 
equipe de automotiva conter apenas um integrante) totalizando quatro gestores de 
equipe. 
4.2 Principais Atribuições e Responsabilidades 
Gerente de equipe​ - Prover comunicação intra equipe e inter equipes. 
Projetista Eletrônico​ - Responsável por projetar a estrutura eletrônica do ​Drone​. 
Projetista Estrutural​ - Responsável por projetar o Design do ​Drone​. 
Desenvolvedor​ - Responsável pela criação dos algoritmos e aplicações do ​Drone​. 
Projetistas de Sistemas de Energia - Responsável pelo projeto de alimentação 
energética do ​Drone​. 
Tesoureiro - Recolher os investimentos da equipe e adquirir as peças/autorizar uso 
de recursos. 
 
Nome Papel Engenharia 
Hugo Felippe 
Projetista Estrutural, Gerente de 
Equipe Aeroespacial 
Álisson de Souza Projetista Estrutural Aeroespacial 
João Gabriel Projetista Estrutural Automotiva 
19 
 
 
Bruno Nunes Projetista Eletrônico Eletrônica 
Guilherme Sampaio Projetista Eletrônico Eletrônica 
Paulo Henrique Melo Projetista Eletrônico Eletrônica 
Rafael Schiavon 
Projetista de Sistemas de Energia, 
Gerente de Equipe Energia 
Yan Rodrigues Projetista de Sistemas de Energia Energia 
Luiz Eduardo 
Projetista de Sistemas de Energia, 
Tesoureiro Energia 
Rafael Andrade Projetista de Sistemas de Energia Energia 
Matheus Pereira Projetista de Sistemas de Energia Energia 
Paulo Henrique Alves Projetista de Sistemas de Energia Energia 
Hugo Martins Desenvolvedor Software 
Rudmar Rodrigues Desenvolvedor Software 
Vinícius Franco Desenvolvedor Software 
João Guilherme Desenvolvedor Software 
Tabela 2: Papel de cada integrante do grupo. 
4.3 Acompanhamento da Equipe 
Para alinhar a equipe em termos de comunicação foi criado um grupo no 
aplicativo ​Whatsapp para que seja de fácil trâmite as informações cotidianas, foi 
criado também um grupo para cada uma das engenharias. Além da comunicação 
via ​Whatsapp foi criado também um quadro no ​Trello para alocação de tarefas, onde 
todos os usuários se cadastraram e estão contribuindo para a conclusão das tarefas 
alocadas lá. Foi criada também uma pasta no ​Google Drive para armazenamento de 
documentos e para facilitar a edição dos mesmos, já que o ​Google drive permite a 
edição simultânea dos arquivos. 
20 
 
 
5. Plano de Gerenciamento de Custos 
No item a seguir está descrito o Plano de Gerenciamento de Custos do 
projeto, que traz o detalhamento de todos os custos, considerando custos de 
aquisição de materiais e custos de mão de obra. 
5.1 Descrição dos processos de gerenciamento de custo 
Estimar Custos - Durante essa atividade serão estimados os custos do projeto com 
relação às horas trabalhadas pela equipe e pelo custo dos materiais a serem 
utilizados no projeto. 
Controle de Custos - O controle de custos será feito de acordo com a necessidade 
de aquisição de produtos apontados na estimativa dos custos, e monitorados 
através de uma planilha de gastos. 
5.2 Custo com Equipe 
De acordo com Relatório de Gestão da UnB do ano de 2015, o custo de um 
aluno da Universidade de Brasília é de R$ 11.020,00 anuais. Presumindo que em 
média um aluno cursa 24 créditos por semestre, totalizando 48 créditos anuais, 
cada crédito equivale a aproximadamente 15h. Com esses dados pode-se então 
dizer que o custo por hora de cada aluno é dado por: 11.020,00 / (48 * 15), o que 
equivale a R$ 15,30 reais aproximadamente. 
A equipe alocada para esse projeto possui 16 alunos, e cada integrante 
trabalhará, contando horário de aula e extraclasse, uma média de 8 horas 
semanais, e que o projeto tem uma estimativa de durar 16 semanas, pode-se 
assumir que preço da equipe é dado por: 15,30 * 8 * 16 * 16, totalizando um valor de 
31.334,40​, somente com a equipe de desenvolvimento. 
21 
 
 
5.3 Custo com Materiais 
Levando em consideração todos os materiais que deverão ser adquiridos 
para a realização desse projeto, podendo listar entre eles: 
● Custo com estrutura. 
● Custo com materiais eletrônicos. 
● Custo com motores. 
● Custo com baterias. 
A estimativa de custos com materiais é de: 
R$ 2.960,64 
 
Para definição dos custos, foram levantados diversos preços, nos principais 
canais onlines de compra do mercado, e selecionado os menores valores, para 
definição de uma estimativa razoável para o preço dos componentes mencionados
 
 Tabela 3: Custo total do projeto. 
Loja Qt. Valor 
unitário 
Valor total 
Motor DJI E300 2212/920 Kv 
Mercado Livre 5 R$ 75,00 R$ 375,00 
Hélice 9443 - 9450 
Mercado Livre 2 pares R$ 59,50 R$ 119,00 
Lipo 5200 mAh 30C-40C 4s Lipo Battery 
Mercado Livre 1 R$ 347,00 R$ 347,00 
GoPro Hero 4 
22 
 
 
Mercado Livre 1 R$ 
1.399,00 
R$ 1.399,00 
Americanas 1 R$ 
1.407,12 
R$ 1.407,12 
GoPro 1 R$ 
1.137,50 
R$ 1.137,50 
Placa de Distribuição 
Mercado Livre1 R$23,90 23,90 
ESC (Controle dos Motores) 
Mercado Livre 5 R$ 36,99 184,95 
Conectores Bullets 
Asas de Águia 4 pares R$ 15,00 R$ 60,00 
Power Module 
Mercado Livre 1 R$ 65,00 R$ 75,00 
Compartimento dos Eletrônicos e trem de pouso 
(Material: Fibra de vidro) 
Veloztech 1 50,00 50,00 
Braços - Material: Balsa 
Nauticurso 4 22,60 90,30 
Suporte para a GoPro Hero 4 
Mercado Livre 1 118,99 118,99 
Raspberry Pi 
23 
 
 
Mercado Livre 1 250,00 250,00 
Ardupilot 2.6 
Mercado Livre 1 200,00 200,00 
Modulo GPS Ardupilot 
Mercado Livre 1 179,00 179,00 
Antenas 
Mercado Livre 4 35,00 140,00 
Extensores UsB (1,5 m) 
Mercado Livre 3 12,00 36,00 
Extensores UsB (3 m) 
Mercdo Livre 2 15,00 30,00 
Estrutura 
Marceneiro 1 90,00 90,00 
 
Portanto pode-se estimar que considerando o custo da equipe e o custo de 
materiais levando em conta os preços mais baixos, o custo total do projeto é de: R$ 
34.295,04​. 
6. Plano de Gerenciamento de Riscos 
O objetivo desse plano é identificar possíveis riscos que podem levar à falha 
do projeto, assim como estabelecer meios para mitigação e solução dos mesmos. 
24 
 
 
6.1 Descrição dos Processos de Gerenciamento de Riscos 
Segundo PMBOK, o Gerenciamento de Riscos possui cinco processos: 
planejamento, identificação, análise, planejamento de respostas e controle de 
riscos. O Gerenciamento de Riscos possui processos definidos de seu 
planejamento, identificação, análise, planejamento de respostas e controle de riscos 
de um projeto [2]. Para o plano de gerenciamento de riscos do projeto Gama Drone 
para acompanhar usuário, serão adotados quatro processos que estão descritos 
abaixo: 
Identificar os riscos: Processos que identificam os riscos que podem 
atrapalhar negativamente a execução do projeto. 
Realizar a análise qualitativa dos riscos: Processo que prioriza os riscos 
identificados de acordo com a sua probabilidade de ocorrência. Neste processo 
também analisa-se o impacto de cada risco. 
Planejar as respostas aos riscos: Processo que visa responder aos riscos 
caso estes ocorram para diminuir seu impacto e ameaças no desenvolvimento do 
projeto. 
Controlar os riscos: Processo que monitora e identifica os riscos, além de 
avaliar se o Plano de Gerenciamento de Riscos está sendo útil ao projeto. 
6.2 Estrutura Analítica de Riscos 
A figura abaixo ilustra a Estrutura Analítica de Riscos para o projeto (EAR). 
Ela está dividida em quatro fatores de riscos: Tempo, Tecnológico, Humano e 
Organizacional. 
25 
 
 
 
Figura 6: Estrutura Analítica de Riscos 
26 
 
 
6.3 Qualificação dos Riscos 
A definição em porcentagem das probabilidades está detalhada na tabela 3, a 
descrição de seus respectivos impactos na tabela 4 e a matriz de Probabilidade x 
Impacto na tabela 5. 
 
 
Tabela 3: Índice de probabilidade dos riscos. 
 
Tabela 4: Descrição do impacto dos riscos. 
 
Tabela 5: Matriz de Probabilidade x Impacto. 
6.4 Riscos Identificados 
Na tabela 6, encontram-se os riscos identificados até o momento no projeto. 
 
 
 
27 
 
 
 
Tabela 6: Riscos identificados. 
6.5 Planejamento de Respostas aos Riscos 
Para cada risco, caso ele ocorra, foi planejada a resposta que será tomada 
pela equipe. A tabela a seguir traz a estratégia que será tomada pela equipe para 
cada risco e, logo em seguida, a resposta que será dada a cada um deles. 
 
 
 
Tabela 7: Estratégia aos riscos. 
6.6 Outros Assuntos Relacionados ao Gerenciamento de 
Riscos do Projeto não Previstos neste Plano 
Caso um novo risco for identificado, a equipe deve retornar a este 
documento, mensurar, analisar e adicioná-lo ao plano. 
 
28 
 
 
7. Desafios Técnicos 
Este item trata de desafios técnicos que a equipe terá para garantir o perfeito 
funcionamento do produto desenvolvido no projeto, considerando componentes 
tecnológicos e conhecimento técnico adquirido para o desenvolvimento do produto. 
7.1 Engenharia Aeroespacial e Automotiva 
● Materiais comprados de baixa qualidade; 
● Erros no dimensionamento dos componentes estruturais do drone; 
● Falta de processos de manufaturas adequados ; 
● Entrega atrasada da estrutura do drone; 
● Danos estruturais durante o voo; 
● Problemas de integração com os sistemas eletrônicos, de propulsão e 
energia. 
7.2 Engenharia de Energia: 
● Bateria insuficiente para o sistema; 
● Motor não gerar empuxo suficiente; 
● Massa do drone superar o faixa estimada; . 
● Mau funcionamento no balanceamento e recarga da bateria; 
● Entrega atrasada de dispositivos; 
● Erros na projeção do módulo de distribuição de potência; 
● Erros no balanceamento da hélice; 
● Defeito em dispositivos durante testes. 
7.3 Engenharia Eletrônica 
● Comunicação serial entre a Raspberry Pi e o Ardupilot; 
● Dimensionamento dos receptores e transmissores; 
● Funcionamento do Ardupilot; 
29 
 
 
● Escolha do microprocessador a ser utilizado, ou seja, caso a Raspberry Pi 
não consiga realizar todo os requisitos desejados; 
● Envio e recebimento de dados do celular; 
● Calibração dos receptores e sensores. 
7.4 Engenharia de Software 
● Falha na integração entre módulo Bluetooth e Raspberry Pi; 
● Problemas de comunicação entre aplicativo mobile e Raspberry Pi; 
● Incompatibilidade entre Raspberry Pi e MAVLink (ferramenta de comunicação 
ArduPilot/Raspberry Pi); 
● Incompatibilidade ferramenta DroidKit com o Raspberry Pi. 
8. Referencial Teórico 
Este item traz uma revisão de trabalhos já existentes que estão relacionados 
ao problema proposto neste trabalho para dar um embasamento teórico a toda a 
equipe. 
8.1 Estrutura do drone 
A estrutura de um drone deve possuir rigidez e resistência devido às 
mudanças de torque durante o voo e possíveis impactos. Para quadricópteros, dois 
tipos de estrutura são utilizados tipicamente: “H” e “+”. O desenho em cruz, “+”, 
possui maior rigidez e leveza em comparação ao desenho em “H”, no entanto este 
desenho tem a vantagem de possuir um maior espaço para o compartimento dos 
equipamentos. Para o nosso projeto, demanda-se que a estrutura tenha o menor 
peso possível, devido ao dimensionamento do conjunto motor-bateria [3]. 
30 
 
 
 
 
 Figura 7: Desenho das estruturas “H” e “+” [4] 
 
A estrutura do quadricóptero é composta pelos seguintes componentes: o 
compartimento dos equipamentos eletrônicos, os 4 braços, o trem de pouso e o 
suporte da câmera. A estrutura do drone deve possuir a capacidade de armazenar 
os componentes eletrônicos, bateria e a câmera; resistir o momento fletor devido a 
força de sustentação na extremidade dos braços e aguentar pousos forçados. 
A parte central será conectada com as hastes através de encaixe e depois 
parafusadas, os motores serão parafusados em seu suporte e este será encaixado 
e parafusado nas hastes, os fios que vão da parte central até os motores serão 
fixados com abraçadeiras assim como o trem de pouso, os demais componentes 
eletrônicos serão fixados com parafusos. 
O dimensionamento do braço deve levar em conta alguns fatores como: a 
estabilidade do quadricóptero e a resistência mecânica [3]. Aeronaves com braços 
curtos possuem maior agilidade, no entanto são menos estáveis que drones com 
braços longos. Para atender os requisitos do projeto, o quadricóptero deve ser ágil, 
portanto definiu-se que a aeronave possuirá um curto. O formato da seção 
transversal do braço tem influência na resistênciamecânica, no custo do processo 
de fabricação e na disposição do arranjo do ESC (Controlador eletrônico de 
velocidade), em relação a resistência mecânica, as seções transversais 
retangulares e circulares possuem característica próximas, mas em relação ao custo 
de fabricação e na disposição do ESC, a seção transversal retangular é mais viável. 
31 
 
 
O comprimento do braço também depende da distância entre os rotores. 
Uma distância muito curta provoca uma interação entre os escoamentos dos 
rotores, logo uma perda de eficiência na performance deles [5]. 
 
 
 Figura 8: Magnitude da vorticidade do escoamento dos rotores [5] 
 
De acordo com Yoon [5], uma distância de 30% do diâmetro da hélice entre 
os rotores, faz com que não haja uma interação significante entre os escoamentos 
dos rotores, como é mostrado na Figura 7. O comprimento dos braços deve atender 
os seguintes requisitos, deve ser o mais curto possível, no entanto respeitando a 
distância entre os rotores, que necessita ser maior que 30% do diâmetro da hélice e 
com espaço para o compartimento da eletrônica entre os quatro rotores, além das 
restrições estruturais. 
 
32 
 
 
 
Figura 9: Esquemático do quadricóptero 
 
Baseando-se na figura 9 e por meio de trigonometria, pode-se obter o 
comprimento mínimo do braço para que atenda os nossos requisitos. 
 
 (1) L = 4
−2b±√(2b) −8(0.25b −s −2sd − d )2 2 2 2 
8.2 Propriedades mecânicas 
Para que o drone tenha as características necessárias para o projeto, a 
escolha dos materiais para as peças que os constituem torna-se uma etapa de 
extrema relevância. Nos drones comerciais, como os multirotores, há certos aspetos 
a ter em conta na escolha dos materiais utilizados tais como [6]: 
• Densidade dos materiais 
• Resistência mecânica 
• Custos de produção 
• Facilidade de manutenção 
33 
 
 
Um drone deste gênero deve ser leve, ágil, durável, de fácil manuseamento e 
ter uma certa resistência a pequenas quedas. Atualmente, impressões 3D, os 
compósitos e madeiras aeronáuticas são os materiais mais usados na construção 
de drones como o do nosso projeto [7]. 
Materiais como os de impressão 3D, como o PLA (ácido polilático) ou ABS 
(acrilonitrila butadieno estireno), estão sendo muito utilizados na confecção dos 
drones pelo fato de serem leves (baixa densidade) e terem a resistência necessária. 
Para o nosso projeto, a impressão seria viável pelo fato de a universidade ter uma 
impressora 3D disponível para utilização, além de baixo custo, comparado ao custo 
das impressoras disponíveis no mercado. 
Os compósitos de fibra, como fibra de carbono e fibra de vidro são ideais 
para esse tipo de projeto, pelo fato de serem altamente resistentes, leves e alta 
durabilidade. Porém, seu preço, dependendo do caso, pode ser alto. No caso do 
nosso projeto, sua utilização é viável pelo fato de o material necessário ser em 
pouca quantidade. 
Madeiras do tipo balsa são muito utilizados atualmente em projetos de 
drones, como o nosso, pois são baratas, terem a resistência necessária e serem 
muito leves, o que no caso do nosso projeto é essencial. São fáceis de encontrar, o 
que é importante para nosso projeto, devido ao pouco tempo que um semestre 
acadêmico dispõe. 
Na Tabela 8 são comparadas as principais características de materiais que 
são usados na construção de um drone como o nosso: compósito de fibra de 
carbono, compósito de fibra de vidro, alumínio, balsa, PLA e ABS [8][9][10]. 
 Tabela 8: Principais materiais utilizados na estrutura de drones 
 
Densidade 
(​𝜌 ​) 
(Kg/m3) 
Resistência 
a Tração 
(Mpa) 
Rigidez 
(​𝐸​) 
(Gpa) 
Elonga-
ção 
(%) 
Módulo 
de 
elasticid
ade 
(GPa) 
Módulo 
de 
Young 
(GPa) 
Coeficient
e de 
Poisson 
34 
 
 
Compósito 
de Fibra de 
Carbono 
1500 a 
1700 827 
69 a 
150 
1,75 a 
1,9 
230 a 
240 70 0,1 
Compósito 
de Fibra de 
Vidro 
1540 a 
1700 103 a 344 76 a 98 8 a 9 70 a 80 81,3 0,22 
Alumínio 2500 a 2900 550 68 a 80 1 a 20 - 70 0,33 
ABS 1000 a 1039 - - 3,5 a 50 1,7 a 2,8 2 a 2,6 - 
PLA 1300 - - 6 3,5 3,5 - 
Balsa 130 7 a 32 1,2 3 0,38 
 
8.3 ​Dinâmica do quadricóptero 
Nesta parte do trabalho será desenvolvida a teoria referente a dinâmica de 
voo do quadricóptero, o motivo para tal, é devido a utilização dos vetores velocidade 
do drone no algoritmo de perseguição. O procedimento a seguir mostra como 
pode-se o vetor velocidade. 
O quadricóptero possui seis graus de liberdade; três de translação e três de 
rotação, como mostra a figura abaixo, portanto precisamos de seis equações para 
descrever sua dinâmica de voo. As equações são obtidas a partir da segunda Lei de 
Newton e da conservação do momento angular. 
 
Figura 10. Sistemas de coordenadas usados [1] 
 
35 
 
 
Para retratar a dinâmica do quadricóptero, precisa-se de dois sistemas de 
coordenadas: um fixo ao drone ( ) e outro fixo ao solo ( ).yzx Y ZX 
Os vetores posição, velocidade e aceleração no referencial fixo ao 
quadricóptero são representados por: 
 
 E no referencial fixo ao solo, temos: 
 
Do mesmo modo, para o movimento translacional em cada eixo, tem-se que: 
 
Onde, é o ângulo de rolagem (Roll), é o ângulo de arfagem (pitch) e é ϕ θ ψ 
o ângulo de guinada 
As forças a serem consideradas são: gravitacional e o empuxo gerado por 
cada motor-hélice. A força devido ao arrasto aerodinâmico sobre o quadricóptero 
será desconsiderada a primeiro momento devido à escassez de dados relativos ao 
coeficiente de arrasto de quadricópteros. Dessa maneira aplicando a segunda lei de 
Newton no referencial fixo ao solo e fazendo a transformação de coordenadas 
necessárias, obtemos as equações referentes ao movimento de translação. 
 
 
Onde é a velocidade de rotação do motor, é uma constante de empuxo Ω L 
da hélice e é a aceleração da gravidade.g 
 
36 
 
 
Os momentos que atuam na sistema são devido aos propulsores. Podemos 
dividir esses momentos em três parcelas: a primeira é gerada pelo arrasto 
aerodinâmico das hélices; a segunda parcela pela direção e distância do empuxo 
em relação ao centro de gravidade do quadricóptero; a terceira ocorre por meio do 
momento giroscópio entre as hélices e a estrutura. A partir dessas considerações e 
aplicando o teorema da quantidade de momento angular no referencial fixo ao 
drone, obtém-se as equações relativas a movimento de rotação: 
 
Onde é a distância no plano do centro de gravidade até o centro das d yx 
hélices, , e são os momentos de inércia e é o momento de inércia da Jx Jy Jz Jmz 
hélice e do rotor. 
 
Deve-se ressaltar que as velocidades de rotação dos motores depende do 
tempo, pois estão relacionadas com as entradas do sistema, que é a tensão de 
entrada em cada motor. Desse modo, podemos achar as equações que descrevem 
o funcionamento dos motores, analisando o circuito abaixo. 
 
 Figura YY. Circuito equivalente a um motor brushless 
 
 Na Fig. YY, temos que: é a tensão de entrada, é a resistência interna, V 0 R 
é a indutância, é a queda de tensão gerada pelo motor e é o torque gerado.Lem τ 
37 
 
 
Aplicando a lei das tensões de Kirchhoff no circuito acima; utilizando as relações 
eletromecânicas e o teorema da conservação do momento angular, conseguimos a 
equação diferencial que descreve o comportamento de cada motor. 
 
 
Finalmente, obtemos todas as equações necessárias para modelar a 
dinâmica do quadricóptero Eq. (4) até Eq. (10). No total temos 10 equações, onde 
essas são diferenciais, não lineares e de segunda ordem. Para resolução desse 
sistemas de EDO’s, utiliza-se o método de Runge-Kutta 4 ordem, no entanto 
primeiramente devemos escrever as EDO’s de segunda ordem, em um conjunto de 
EDOs de primeira ordem, isso é feito por meio das relações dinâmicas de posição, 
velocidade e aceleração. Portanto a solução do sistema 
 é dada por:x, , , , , , , , , ]y = [ y z vx vy vz ϕ θ ψ ϕ, , , , , ,˙ θ̇ ψ̇ Ω1 Ω2 Ω3 Ω4
˙
 
 
Onde são os coeficientes de Runge-Kutta, onde estes dependem da K 
função. 
9. Descrição do produto do projeto 
Esse tópico tem como objetivo apresentar os produtos que serão utilizados 
no desenvolvimento do Drone. As especificações, funcionalidades e justificativas de 
escolha de cada componente são apresentadas, baseando-se em argumentos 
técnicos, de valor de custo e logística. 
 
9.1 Compartimento dos equipamentos eletrônicos 
O compartimento dos equipamentos eletrônicos que é a parte central, têm 
como objetivo armazenar os componentes eletrônicos e a bateria. Ele será feito de 
38 
 
 
fibra de vidro, esta escolha foi feita devido aos requisitos de peso, resistência, custo 
e principalmente, disponibilidade de aquisição do material. 
 
Figura 11: Exemplo de um compartimento dos Equipamentos Eletrônicos 
 
9.2 Câmera 
De acordo com as especificações fornecidas pela própria empresa fabricante, 
a câmera “​GoPro Hero3 ou ​Hero4​ ” possui estabilização máxima de imagem interna 
e um campo de visão médio entre 170 graus (FishEye) e um ângulo focal de 127 
graus, o que será usado, devido a melhor definição de vídeo de 1080p (HD). Esta se 
adequou com o proposto do trabalho, logo assumindo-se que a câmera estará, 
estimadamente, inclinada 16 graus para baixo e que a mesma terá que captar uma 
distância mínima de 1,5 metros antes da pessoa, a altura inicial estipulada é de 3m 
(Eixo X), assim, utilizando as relações trigonométricas de tangente, pode-se inferir 
que uma distância horizontal (eixo Y) de 3 metros atenderá aos requisitos do 
projeto. 
A altura de 3 metros atende a intenção de captura de imagem, bem como é 
suficientemente segura para não acertar nenhuma pessoa em sua zona de ação em 
local aberto. Caso a intenção seja de conseguir uma maior amplitude de imagem, 
capturando a paisagem com maior relevância, a distância horizontal (eixo Y) pode 
ser aumentada significantemente, não prejudicando assim a filmagem do usuário, 
no entanto esta não pode ser inferior aos 3m, pois não haveria uma captura ideal 
para o fim destinado. 
 
39 
 
 
 
Figura 12: Foto com a GoPro utilizando as especificações de altura e distância 
 
9.3 Braços do quadricóptero 
As hastes que compõem o braço podem ser construídas de tubos de fibra de 
carbono ou de vidro, alumínio, plástico e madeira, no entanto, será utilizado neste 
projeto madeira de Balsa por ser um material leve, resistente, baixo custo e 
encontrado facilmente nas lojas. As hastes serão quadradas para melhor encaixe 
das peças onde serão fixados os motores e na parte central. 
 
9.4 Trem de pouso 
Nos modelos de frames dotados de suporte para filmadoras, como o nosso, é 
comum utilizar trem de pouso alongado para proteger a câmera. Contudo, um trem 
pouso mal posicionado pode atrapalhar as filmagens. Para solucionar esse 
problema alguns modelos contam com um sistema retrátil que recolhe o trem de 
pouso deixando a imagem de vídeo sem nenhum tipo de obstrução. No nosso 
projeto, o escopo não inclui trem de pouso retrátil, pois o fixo já atende os requisitos 
do projeto. O trem de pouso deve suportar ​pequenas quedas para a proteção dos 
40 
 
 
equipamentos em casos de pousos forçados ou falha nos sistemas de 
comunicação. O trem de pouso será manufaturado utilizando varetas de fibra de 
vidro, pois é um material de fácil manuseio, possui boa resistência mecânica, além 
de ser leve. E novamente, material com boa disponibilidade de aquisição. 
 
 
Figura 13. Exemplo de trem de pouso. 
 
9.5 Suporte para a câmera 
Alguns frames vêm com o suporte de câmera acoplado na parte central ou no 
trem de pouso. Os menores modelos têm mecanismos para evitar a vibração, 
melhorando assim a qualidade da imagem. O suporte denominado Gimbal é um 
modelo que permite a câmera fazer movimentos suaves enquanto o aeromodelo 
modifica a sua inclinação diversas vezes [11]. No nosso projeto não será necessário 
utilizar sistemas de suavização de imagem, pois a câmera utilizada escolhida para o 
projeto, a GoPro, já vem com esse subsistema acoplado. O suporte será na parte 
central, devido à melhor distribuição dos esforços na estrutura. 
41 
 
 
9.6 Sistema de Alimentação do Drone 
O sistema de alimentação do drone é composto por um conjunto que integra 
a bateria aos motores e, assim, produz a rotação das hélices. Tais estruturas são 
detalhadas nas seções subsequentes. 
9.6.1 Motores 
De acordo com o estabelecido anteriormente, o drone por ser um 
quadricóptero, possuirá quatro hélices e quatro motores sendo dois motores 
rotativos em sentido horário e dois contra rotativos. Assim, para determinação 
destes motores e hélices, de acordo, utiliza-se o empuxo necessário baseado no 
peso [12]. Para que um quadricóptero realize todas as operações e tenha margem 
para manobrabilidade e já considerando um parâmetro de compensação de 
segurança bastante otimizado, a seguinte equação é utilizada: 
 
 ​ (12) E 4
2 PT* = px 
Sendo: 
PT = Peso Total sem os motores 
E​px​ = Empuxo total necessário por motor. 
Com isso, estima-se que o drone terá massa entre 1500-1700 gramas, 
levando em consideração que os quadricópteros comercializados no mercado, que 
possuem a mesma aplicação desse projeto (Lily, Airdog e Phantom 4), possuem 
uma massa média de 1550g. Aplicando-se a equação para as massas acima, 
calcula-se um empuxo de cerca de 800 gramas por motor. 
Além do mais, serão utilizados motores da categoria Brushless, devido à sua 
maior durabilidade e eficiência, menor perda mecânica e menor necessidade de 
manutenção. A figura 14 ilustra o motor escolhido. 
42 
 
 
Figura 14: Motor Brushless CC 
 
A capacidade de voo que o motor empregará é dada pela unidade KV. Este 
dado é encontrado nas características do motor. Com isso, para chegarmos à RPM 
necessária para manter o voo, dois fatores passam a serem primordiais, as hélices 
e a bateria. 
O motor, quando comercializado, já vem com todas as características 
pré-estabelecidas associadas a este projeto. Sendo assim, cada motor possui um 
conjunto de hélices e uma tensão máxima que será estipulada pela bateria 
associada. Com estes parâmetros, chega-se ao empuxo, o qual vemtabelado pelo 
fabricante do motor. 
Assim, o motor selecionado foi o DJI E300 2212/920Kv (53g/cada). Este 
motor foi o escolhido pelo fato de possuir uma baixa massa, ser bastante 
comercializado, garantindo assim a qualidade do produto, além de atender a todas 
as especificações necessárias, justificadas pela tabela abaixo: 
 
Tabela 10: Desempenho Motor x Bateria 
 
43 
 
 
9.6.2 - Teste do Motor 
Para o teste de empuxo do motor, utilizou-se uma estrutura conforme o 
esquemático representado pela figura 15, em que cada motor é testado por vez e 
alocado na parte superior. Este motor é alimentado por uma bateria Lipo de 5.200 
mAh, sendo que a corrente é controlada por um potenciômetro. Em funcionamento, 
o motor gira a hélice produzindo uma força na horizontal, em que esta força é 
transmitida por um eixo para produzir uma força vertical contrária a balança. Com 
isso, torna-se possível medir o empuxo através da massa medida pela balança. 
 
 
 Figura 15: Esquemático do teste de empuxo 
 
Na figura 16, pode-se observar uma imagem do momento em que os testes 
estavam sendo realizados. 
 
44 
 
 
 
Figura 16: Testes de empuxo 
 
Em tais testes, foram obtidos os seguintes valores de empuxo: 
Motores 
Anti-horário 
Empuxo 
Máximo 
Motores horário Empuxo 
Máximo 
1 819 g 1 813 g 
2 806 g 2 824 g 
Tabela 11: Resultados experimentais de empuxo máximo 
 
 Apesar de utilizar as mesmas configurações do conjunto motor, bateria e 
hélice, obteve-se um empuxo cerca de 20% menor para os motores em relação às 
tabelas fornecidas pelo fabricante. Desta maneira, acredita-se que houve perdas 
mecânicas devido às limitações da estrutura de testes montada expressa na figura 
16. Outra justificativa para tal discrepância, é o fato de que as extensões dos fios 
realizadas para integração da distância do sistema elétrico com a estrutura 
fabricada, podem estar sofrendo perdas significativas. De qualquer maneira, mesmo 
considerando as perdas, o empuxo gerado pelos motores é capaz de suprir a carga 
estimada do drone com folga. 
45 
 
 
 Durante os testes dos motores, um destes foi danificado. Acredita-se que o 
fato ocorrido foi resultado do contato indevido entre o dissipador de calor do ESC e 
os componentes da placa, comprometendo tanto o motor, quanto o ESC, em 
questão. Para contornar tal problema, optou-se por prontamente substituir tais 
dispositivos por novos exatamente iguais, visto que tentar recuperá-los geraria mais 
riscos. 
9.6.3 - Hélices 
Baseado na tabela 10, conclui-se que o motor trabalhando com as hélices 
convencionais atreladas a estes, da 9443 até 9450, ou seja, 9,4 polegadas de 
comprimento e 4,3 ou 5,0 de passo, geraria o empuxo necessário para o pleno 
funcionamento do Drone. A figura 17 exemplifica um par de hélices 9443. 
 
 
 
Figura 17: Hélices 9443 
 ​9.6.4 - Balanceamento das Hélices 
O balanceamento das hélices faz-se necessário para garantir que a massa 
da hélice seja simetricamente dividida para cada lado de lâmina. Para isso, 
montou-se a estrutura da figura 18 em uma superfície plana, visando verificar se 
algum dos lados de cada hélice está mais pesado do que o outro. O lado que está 
46 
 
 
mais pesado foi delicadamente lixado, até que as massas se igualem e o equilíbrio 
seja estabelecido conforme a figura abaixo. 
 
 
 
 
Figura 18: Balanceamento de hélices sentido horário e anti-horário 
9.6.5 - Bateria 
Para o motor escolhido e de acordo com a tabela fornecida pelo fabricante, 
nota-se que o empuxo é consideravelmente maior para baterias do tipo 4S, pois 
estas possuem quatro células, gerando uma maior tensão, e consequentemente um 
aumento na rotação exercida para cada ​volt no motor. Por esses motivos, bateria 
deverá ser desta categoria. 
Além do número de células, baterias utilizadas em Drones comerciais, 
tendem a serem do tipo LiPO (Polímeros de Lítio), pois estas garantem 
características essenciais como baixo peso, alta capacidade de corrente e tensão e 
alta taxa de descarga. 
Deste modo, dimensionou-se a bateria necessária para suprir as 
necessidades do projeto, baseando-se, principalmente, na corrente que os motores 
solicitam em condições máximas e ao tempo de voo desejado. 
Desta maneira, a bateria escolhida levou em conta o peso e a capacidade, 
495g e 5.2Ah respectivamente, considerando que os motores demandem a máxima 
corrente de 13.58 A. De acordo com os dados apresentados neste parágrafo, 
47 
 
 
estima-se um voo de aproximadamente cinco minutos, conforme calculado pela 
expressão abaixo: 
 
Tempo de voo = 60 min*Capacidade da Bateria (Ah) / Corrente máxima(A) 
 Tempo de voo = 60 min * 5.2 Ah / 13.58 A * 4=5,74 min 
 
 Portanto, a bateria Lipo 5200 mAh 30C-40C 4S Lipo Battery Lion Power foi a 
escolhida, a qual possui 30c de descarga contínua, totalizando 156 A de corrente 
para alimentar o sistema. A figura 20 apresenta a bateria escolhida. 
 
 
Figura 19: Bateria Lipo 5.200 mAh 
 A bateria foi adquirida com conectores do tipo Dean, porém, a conexão 
necessária era do tipo XT60. Logo, fez-se um corte, seguido de uma substituição e 
uma soldagem para que a conexão seja compatível tanto para os testes de empuxo, 
quanto para a montagem do sistema como um todo, na qual a bateria é conectada 
ao Power Module. 
9.6.6 - Controlador de Velocidade (ESC) 
Foi escolhido o ESC Simonk para controlar a velocidade do motor, fazendo 
com que a descarga da bateria seja proporcional a rotação do motor requerida, em 
outras palavras, quanto maior a velocidade do motor, maior será a liberação de 
corrente por parte da bateria. Esse ESC possui a capacidade de aguentar uma 
corrente máxima de 30 A. Este ESC foi determinado em virtude de possuir a maior 
48 
 
 
compatibilidade com o motor selecionado e possuir suporte a corrente exercida pela 
bateria. Além disso, os ESCs possuem um BEC que limita a tensão para os 
dispositivos eletrônicos, como o Ardupilot, visto que estes trabalham com no 
máximo 5V, enquanto os motores podem trabalhar com uma tensão de 14.8 V. A 
figura 21 ilustra o ESC escolhido. 
 
 
 
Figura 20: ESC Simonk 30 A 
9.6.7 - Integração do Sistema de Alimentação 
Para integração dos sistemas elétricos e de controle, fez-se necessário o uso 
de uma placa de distribuição. O objetivo dessa placa de distribuição é fazer com que 
a corrente vinda da bateria chegue aos motores, e também até os componentes 
eletrônicos do drone. Para tal, foi selecionado uma placa que possua capacidade de 
resistir a corrente total do sistema. Portanto, foi adquirida uma placa com 90 
Amperes de capacidade. 
Para a construção da placa foram soldados conectores bullets do tipo fêmea, 
em que nestes são conectados conectores machos vindos do ESC que, por sua 
vez, conectam-se aos motores. A placa de distribuição ainda recebe dois fios vindos 
de um conector XT60, o qual conecta-se ao Módulo de potência do ArduPilot que 
será descrito em seguida. A figura 22 ilustra a placa de distribuição escolhida. 
 
49 
 
 
 
 
Figura 21: Placa de distribuição 
 
 Para o sistema de controle, escolheu-seo Controlador Ardupilot Mega 2.5. 
Este controlador permite que o drone realize operações por meio de radiotelemetria 
entre 915 e 433mHz, além de acoplar o módulo GPS e realizar operações 
totalmente autônomas. Para a alimentação do Ardupilot a partir da bateria, utiliza-se 
um Módulo de Potência (Figura 22), cujo o objetivo deste é alimentar o Ardupilot, 
informar ao sistema automático de controle de voo (Ardupilot) dados, como por 
exemplo, a tensão e a corrente que estão sendo consumidas. Para o 
dimensionamento do power module, considera-se apenas em a tensão máxima e a 
corrente máxima da bateria e a compatibilidade com a versão do Ardupilot utilizado. 
 
 
Figura 22: Power Module do Ardupilot 
 
 
50 
 
 
A ligação de todos os sistemas necessários para o voo, é dado pelo 
esquemático abaixo: 
 
 
 
Figura 23: Esquemático do sistema de alimentação do drone 
 
 Como observado na figura 23, a bateria é ligada ao Power Module, em que 
esta ligação é feita por conexões padrão XT60. O power Module, por sua vez, é 
ligado diretamente na placa de distribuição. Nesta mesma placa, ligam-se os ESC 
de controle, sendo que todos os quatro são conectados simultaneamente. Nos 
ESCs ligam-se os motores. As hélices são encaixadas nesses motores, sendo que 
os motores 1 e 2 possuem hélices contra-rotativas, enquanto os motores 3 e 4 
possuem hélices que giram no sentido horário. 
 
 Todos os ESCs possuem entradas de sinal e estão conectados como saídas 
do Ardupilot, para que o controle de voo possa ser executado. Por outro lado, o 
power module e os módulos GPS/Rádio possuem entradas específicas no Ardupilot. 
 
51 
 
 
9.7 - Projeto do Carregador da Bateria 
A bateria utilizada no Drone, por ser do tipo LiPo e ser composta por quatro 
células, possui restrições quanto à sua recarga, tendo em vista que suas células 
devem ser carregadas de forma que a tensão de suas células sejam igualmente 
balanceadas na medida que as carrega. Visando executar esta função, o circuito é 
equipado com transistores e resistores, ao modo que quando uma célula está com 
carga maior do que a outra, os transistores são acionados, fazendo com que a 
corrente passe por um caminho que possui resistores e o excesso de carga seja 
descarregado no resistor. O processo é cíclico até que as células estejam 
completamente carregadas com a mesma tensão. 
O Conversor CA-CC 
O fornecimento de energia elétrica na rede se dá por corrente alternada 
devido à facilidade de se enviar essa energia a longas distâncias e poder ser 
utilizada no meio urbano. No entanto, o circuito do carregador necessita de corrente 
contínua, e para isso, é necessário projetar um conversor. Os requisitos do 
carregador são uma tensão de 18V e uma corrente máxima de 1.5A. Para atingir 
esses valores serão utilizados diodos retificadores, dois resistores de 1 kohm, um 
capacitor de 47uF e diodos Zener de 18V e 5W, como será descrito a seguir: 
 
 
Figura 24 - Circuito Conversor completo. 
52 
 
 
Inicialmente o transformador reduz a tensão de entrada de 
para .(t) 220 sen(2πft) Vv = √2 (t) 24 sen(2πft) Vv = √2 
 
Figura 25 - Diferença de tensão no primário e secundário. 
Na figura acima o sinal com amplitude maior representa a tensão no primário, 
e o sinal de menor amplitude representa a tensão no secundário. Em seguida, os 
diodos retificam a tensão alternada para uma tensão pulsante com o dobro da 
frequência e um valor de pico 1.4V menor devido à queda de tensão nos diodos. A 
figura a seguir exemplifica isso. 
 
53 
 
 
Figura 26 - Diferença entre a tensão de saída do transformador e saída dos 
retificadores. 
Na figura 26, o sinal com amplitude maior representa a tensão no secundário 
do transformador, e o sinal de menor amplitude representa a tensão após o 
retificador de onda completa. O próximo passo é adicionar um capacitor que terá a 
função de reduzir as oscilações da corrente pulsante. Essa oscilação é chamada de 
riple. 
 
Figura 27- Saída do conversor após o capacitor 
Por fim, adiciona-se um resistor limitador de corrente em série com um diodo 
Zener na saída, para obter uma corrente contínua totalmente linear. 
54 
 
 
 
Figura 28- Tensão após o diodo Zener. 
Circuito Carregador e Balanceador 
Desta forma, o ponto de partida para o projeto do carregador foi obtido e 
devidamente adaptado do site DIY eletronics, para que o carregador opere com 
quatro células, ao invés de três, como mostrado na figura 24. Além do mais, o 
circuito foi validado por meio de simulação no software NI Multisim. As figuras 
abaixo demonstram o circuito original e o adaptado, respectivamente. 
55 
 
 
 
 
 
Figura 29: Carregador e balanceador de 3 células 
 
 No circuito representado na figura 30, as fontes de corrente funcionam como 
baterias para simular as correntes de carregamento. Os LED’s ligam enquanto 
houver corrente na bateria indicando que está carregando. 
 
 
56 
 
 
 
Figura 30 - Circuito Carregador e balanceador de 4 células. 
 
 
 Na figura 31, é possível perceber que quando a corrente é nula, o LED apaga 
indicando que a célula está carregada e balanceada. 
 
 
Figura 31 - Circuito do Carregador e balanceador com corrente de bateria nula em 
duas células. 
57 
 
 
Dimensionamentos 
Nesta parte será considerado a influência da temperatura do meio, da solda e 
trilha a fim de evitar seu mau funcionamento devido aquecimento excessivo, além 
disso serão dimensionados alguns dos parâmetros da placa de circuito impresso. 
Corrente de entrada e ajuste do Trimpot 
Na entrada do circuito mostrado na figura 25 existe o circuito integrado LM 
317, tal componente corresponde segundo seu datasheet uma configuração de 
regulador de corrente, e além disso possui proteção contra sobrecarga térmica. 
 
Figura 32 – LM 317 em configuração de regulador de corrente [2]. 
Sua corrente de saída é definida como . 1, 5/Ri = 2 
 
Figura 33 – Regulador de corrente U11. 
Como ele possui proteção contra sobrecarga térmica, pretende-se usar 
corrente máxima de 1.5 A para um carregamento mais rápido da bateria, para que 
isso ocorra devemos ajustar o Trimpot de forma: 
58 
 
 
.5 .25/Reqi = 1 = 1 
eq .25/1.5 .833 ΩR = 1 = 0 
eq 1 2 3) rimpot)/((R1 2 3) rimpot) 3 rimpot)/(3 rimpot)R = R + R + R * T + R + R + T = ( * T + T 
.25(3 rimpot) .5Trimpot1 + T = 4 
rimpot .15ΩT = 1 
Variação da Temperatura de operação dos componentes 
 Componente Temperatura (° C) 
2SC9013 -55-150 
TL 431 -40-125 
BD 140 -65-150 
LM 317 -40-85 
Resistores -45-125 
Tabela 12- Temperaturas de operação para cada componente. 
De acordo com a temperatura dos componentes na tabela 2 temos que a 
máxima temperatura para que não ocorra falha é de 85°C do componente LM 317, 
no entanto nessa temperatura considerando a tolerância dos componentes é 
possível que eles queimem, diminuam drasticamente seu desempenho ou tenham 
um comportamento inesperado, sendo assim considera-se um fator de risco de 10% 
de modo a evitar problemas, reduzindo a temperatura máxima que os componentes 
devem atingir para 76.5°C. 
Temperatura da Solda 
59 
 
 
A temperatura de fusão de uma solda de circuito impresso depende da 
relaçãoestanho (Sn) e chumbo (Pb), a tabela a seguir mostra as faixas de 
temperaturas de fusão para cada proporção de estanho-chumbo. 
 
Tabela 13 – Propriedades da liga estanho-chumbo para intervalos de 
temperatura [4]. 
A solda a ser utilizada será a sn/pb=63/37 devido ter um ponto de fusão 
menor e necessitar de um ferro de solda menos potente na fabricação, essa solda 
possui um ponto de fusão de 183°C, como a temperatura em nenhum dos 
componentes deverá chegar a essa temperatura em condições de operação temos 
que ela não oferece risco de fundir e comprometer o projeto. 
Temperatura de fusão da trilha 
A trilha de cobre pode aquecer devido uma potência elétrica, com isso 
deve-se verificar se essa potência elétrica pode provocar sua fusão. A temperatura 
de fusão do cobre é de 1084 °C, sendo assim, considerando a primeira e segunda 
lei de Ohm e a equação da resistividade para uma variação de temperatura, será 
determinado a largura necessária para que ocorra a fusão da trilha. 
iP = V = Ri2 
60 
 
 
 R = ρA
L 
ρ = 1σ 
iP = 1σA
L 2 
A/iLρ = V 
iσ = LPA
2 
Cálculo da resistividade de um material 
(0°C)(1 t T )ρ = ρ + α 
(0°C) esistividade para zero graus celsiusρ = r 
t oeficiente de temperatura da resistividadeα = c 
emperaturaT = t 
(0°C)( para o cobre) .6 0¯ 8 Ωmρ = 1 * 1 ˆ 
Considerando a potência máxima do circuito que ocorre para uma tensão de 
V=18V e uma corrente de i=1.5A determina-se a resistividade do cobre, e ainda 
considerando sua espessura de 18um, tem-se 
rea (A) argura(L) spessura(E)Á = L * E 
A/iL 18 A )/(1.5 .1)ρ = V = ( * * 0 
20 A Ωmρ = 1 
Substituindo na equação da resistividade com a temperatura de fusão do 
cobre, temos 
20 A .6 0¯ 8 (1 .0039 084)1 = 1 * 1 ˆ + 0 * 1 
.97 0¯¹⁰mA = 6 * 1 
.97 0¯¹⁰ 8 0¯ 66 * 1 = 1 * 1 ˆ * L 
61 
 
 
.87 0¯ 5 mL = 3 * 1 ˆ 
Com isso considerando a potência máxima possível na trilha para espessura 
considerada temos a largura será significamente maior que a largura de fusão e 
com isso o aquecimento devido à potência elétrica não irá fundi-la. 
 ​A largura da trilha 
De acordo com a tabela a seguir podemos definir a espessura da trilha em 
circuito impresso considerando uma variação de temperatura nas condições 
Brasileiras de 10°C a 50°C, e ainda considerando que a temperatura nos 
componentes podem chegar no máximo até 76°C, tendo uma variação de 56°C em 
relação a ambiente, por fim sabendo a espessura de cobre de 18um e a corrente já 
calculada. 
 
Figura 34 – Ábaco para dimensionamento de trilha e corrente [1]. 
Assim chegamos à conclusão que a largura da trilha deverá ser de no minimo 0.4 
mm. 
Distâncias entre as trilhas 
O dimensionamento das trilhas é realizado tomando a diferença de potencial entre 
as trilhas, tais diferenças de potenciais podem ser obtidas através da simulação. 
62 
 
 
 
Figura 35– Tensões nos componentes. 
 
63 
 
 
Figura 36 – Tensões nos componentes. 
De acordo com a tabela a seguir é possível determinar a distância mínima entre as 
trilhas. 
 
Figura 37 – Tensão entre as trilhas e suas respectivas distâncias [3]. 
De acordo com a figura 37 nenhuma das tensões entre os componentes ou 
trilhas supera uma tensão de 30 V, sendo assim a distância entre as trilhas não 
deverá ser menor a 0.1 mm. Para uma melhor confecção do circuito impresso será 
utilizado uma trilha de 2 mm devido utilizar um processo manual de fabricação. 
A partir da simulação do carregador e todas a variáveis de projeto, foi 
realizado o projeto do circuito impresso. As figuras 38 e 99 ilustram, 
respectivamente, o PCB do circuito do carregador e uma imagem em 3D do mesmo 
circuito. 
64 
 
 
 
Figura 38 - PCB do circuito do carregador de bateria. 
 
Figura 39 – Visualização em 3D do circuito do carregador e balanceador da bateria. 
 
 
65 
 
 
9.7.1 - Projeto da Placa de Alimentação do HUB 
 
O HUB consiste em um dispositivo alimentado por uma fonte de alimentação 
externa conectado à rede elétrica capaz de fornecer 4 saídas USB, tal dispositivo foi 
utilizado no projeto temporariamente para alimentar as antenas e fazer o algoritmo 
de perseguição do drone, no entanto o ele necessita de um HUB que seja capaz de 
alimentar as antenas utilizando a energia da bateria, sendo assim o projeto do HUB 
consiste em utilizar reguladores de tensão para reduzir o nível de tensão e corrente 
da bateria a nível de uma porta USB. 
O circuito foi feito utilizando um LM 317 na configuração de regulador de 
corrente, configurado para uma corrente de 500mA e um LM 317 na configuração 
de regulador de tensão configurado para uma tensão de 5V. 
 
Figura 40 – Simulação do Circuito do HUB 
 
No circuito acima a corrente após o primeiro LM 317 é , onde R é a , 5/Ri = 1 2 
resistência equivalente entre R12=4.7Ohm e R122=5.6Ohm resultando em 
66 
 
 
R=2.55Ohm, com isso calcula-se uma corrente de aproximadamente 500mA. A 
tensão de saída é configurada pelos resistores R22=1kohm e Trimpot1=3.3kohm, 
ajustando o Trimpot1 para uma resistência de 2.9kohm, através da equação do 
regulador de tensão obtemos uma tensão de 5V 1, 5 x (1 Trimpot1/1kohm)V = 2 + 
na porta USB. 
O projeto foi realizado considerando os mesmos resultados do carregador, já 
que seus componentes, níveis de tensão e corrente são semelhantes ou menores, 
obtendo no máximo a mesma espessura de trilha e sendo desprezíveis os efeitos 
eletromagnéticos entre as trilhas, foi confeccionado o projeto de circuito impresso 
para confecção do dispositivo. Para melhor fabricação foi utilizado uma trilha com 
espessura de 1mm. 
 
Figura 41 – Projeto para circuito impresso do HUB. 
67 
 
 
 
Figura 42 – Visualização em 3D do circuito do HUB. 
 
Figura 43 - Circuito montado HUB. 
68 
 
 
 
Figura 44 - Circuito montado HUB. 
 
9.8 Controlador de Voo (ArduPilot) 
O sistema de controle do ​Drone​, será realizado por meio da plataforma para 
VANTs ArduPilot, que é um projeto aberto (software livre) desenvolvido por Chris 
Anderson and Jordi Munoz, em 2007, com contribuições posteriores de uma ampla 
comunidade de aeromodelistas, universitários e programadores interessados em 
VANTs DIY, do Inglês Do It Yourself, em Português faça você mesmo. 
O ArduPilot, também referido com APM (ArduPilot Mega) é utilizado para o 
controle autônomo de VANTs dos mais variados tipos, como os de asa fixa, 
multirotores, tail sitter e os helicópteros tradicionais. Seu nome tem origem do 
Arduino, uma plataforma computacional de código aberto baseada no 
microcontrolador ATMEGA, com capacidade de adquirir informações de sensores, e 
controlar atividades de acordo com o Software nele programado, já que a primeira 
versão da placa APM autopilot teve como base o ambiente de desenvolvimento do 
Arduíno (“Introduction to Arduino”, ​http://arduino.cc/en/Guide/Introduction​ ). 
A versão utilizada neste Projeto é a 2.5 do ArduPilot, figura 18. Esta versão 
conta com sensores e componentes que proporcionam a estabilização autônoma, 
navegação por waypoints (coordenadas GPS) e telemetria (envia dados úteis para a 
estação em terra, como status da bateria) e consiste, em suma, de um processador 
69 
http://arduino.cc/en/Guide/Introduction
 
 
principal e uma IMU- Inertial Measurement Unit. Pode ser observado na placa 
ArduPilot 2.5 o seguinte: 
 
● Microcontrolador ATMega2560 com clock de 16MHz; 
● Circuito de segurança para o caso que ocorra falhas utilizando um circuito 
contendo um chip multiplexador e um processador ATMega32U2; 
● Suporta 8 (oito) canais RC, de controle de Rádio, incluindo a opção de ligar e 
desligar o piloto automático; 
● Conectores para adesão de novos sensores e GPS; 
● Giroscópio para 3 (três) eixos; 
● Sensor de pressão barométrica para altitude; 
 
 
Figura 45: Placa ArduPilot Versão 2.5 
 
 
Após realizar todo o tratamento das informações dos receptores e calcular a 
posição do usuário em relação ao drone serão enviados comandos via comunicação 
serial da raspberry pi para o ardupilot. Utilizando o sistema de controle de vôo ​alt 
hold e ​Stabilized​ onde o Drone será estabilizado em uma determinada altura. Dessa 
forma os comandos serão simples como para frente, para trás, esquerda ou direita. 
 
9.8.1 Alimentação do Ardupilot 2.5 
70 
 
 
 
Durante a integração do sistema de energia, foi constatado que havia a 
necessidade de remover os fios vermelhos das ESCs, cuja função seria alimentar o 
Ardupilot. Isto ocorreu após a decisão de utilizar o Power Module para alimentar o 
Ardupilot. Além de utilizar a energia proveniente da bateria, o Power Module 
também possui como vantagem o fato de ter um limitador de corrente e tensão 
acoplado e possuir a capacidade de manter a estabilidade dos parâmetros elétricos, 
minimizando assim, as chances de danificar a placa. Em resumo, a bateria irá 
alimentar, tanto os motores, quanto os periféricos ligados ao Ardupilot. 
 
 
 
9.8.2 Calibragem do Ardupilot 
 
O Sistema do Arupilot precisa ser ajustado e calibrado. A calibragem do 
Ardupilot foi feita por meio do sistema anexado ao software de voo Mission 
Planner®. Para ocorrer a calibração, os três eixos devem entrar em sincronia com o 
sistema de voo. Primeiramente, calibra-se o horizonte artificial para que o Ardupilot 
crie um “lock” e consiga travar esta posição, visando a estabilidade do drone. Tal 
estabilidade é necessária para regular o eixo Y ou eixo horizontal, tendo como 
consequência uma maior nitidez de imagem. Para a calibragem do eixo X e Z, 
referentes a movimentos laterais e de subida e descida, utilizou-se uma calibragem 
por meio de bússolas e GPS (Fig.46), uma vez que a integração de ambos permite 
uma melhor determinação do sistema de voo com relação a sua real posição no 
espaço. 
 
71 
 
 
 
Figura 46: Calibragem do horizonte artificial 
 
Entretanto, foi constatado, durante a calibragem, que seria necessário o uso 
de um rádio transmissor para realizar a calibragem dos motores, ESCs e dos 
canais do próprio rádio, de modo a fazer com que os motores partam 
simultaneamente. Logo, foi utilizado um Rádio de 6 canais da marca FUTUBA, em 
que este, era ligado via onda de rádio a um receptor universal de 8 canais e 2 
antenas da marca OrangeX. Assim, foi possível calibrar os comandos (Fig.47) e 
atribuir dois modos de voo (Fig.48) para o Rádio Controle, sendo que um deles era 
o modo ​Stabilize,​ o qual permite o voo manual controlado ​por meio do comando de 
roll e ​pitch.​ O outro modo de voo configurado, foi o ​AltHold​ , o qual permite fixar uma 
altitude e tornar manual os comandos de ​roll​ e ​pitch. 
 
72 
 
 
 
 
Figura 47: Tela de ajuste dos modos de voo. 
 
Figura 48: Calibragem do rádio controle 
 
Durante a integração entre a área Energia e Estrutura, foi constatado que 
precisaria haver um maior equilíbrio, assim como a centralização da massa e ajuste 
no software de voo, pois um dos motores do drone tentava compensar este 
desequilíbrio, dificultando que estabilidade fosse atingida de maneira plena. 
73 
 
 
9.9 Controlador de Sensores (Raspberry Pi) 
A Raspberry pi, que será utilizada para o tratamento dos sinais captados, é 
um pequeno computador, que servirá como o núcleo do processamento de sinais e 
cálculos necessários para a orientação do Drone. Para isto, será utilizada a 
operação em tempo real, que consiste na realização de múltiplas tarefas 
simultaneamente, de forma que o tempo de resposta aos eventos é pré-definido. 
 
 
Figura 49: Placa Raspberry pi 2 
 
9.10 Antenas 
As antenas utilizadas no drone tem especificamente a função de receber o 
sinal que está sendo transmitido por uma fonte de sinal wireless conectados a elas. 
A comunicação é feita na frequência de 2.4 GHz, sendo que a antena opera 
segundo a norma IEEE 802.11n. 
A antena suporta sinais modulados por diversos métodos, mas para o caso 
do rastreamento via RSSI, é necessário apenas que se estabeleça uma conexão 
entre fonte e antena. O algoritmo de rastreamento usa apenas o valor da potência 
recebida pela antena. 
 Sua interface é feita através da conexão USB 2.0 ou 1.1 (mais antiga). 
74 
 
 
 O dispositivo é plug-and-play, não há necessidade da instalação de drivers 
adicionais. 
 A conexão é geralmente é criptografada via WPA. Isso permite que, uma vez 
estabelecida a conexão, não haverá possibilidade de as antenas retornarem dados 
de outra conexão que não seja com a fonte de interesse. 
 
 
Figura 50: Módulo Wireless 
 
 
9.11 ​Hub 
 O HUB utilizado possui a função de economizar as portas USB presentes no 
microcontrolador, funcionando como uma interface concentradora dos dados obtidos 
pelas antenas. 
 Suporta conexões USB 1.1, 2.0 e 3.0 e permite o "hot swap", que é a 
capacidade de que se conecte/desconecte dispositivos atrelados enquanto o 
dispositivo está operando. 
 Além disso, possui capacidade de transmitir dados a uma taxa de até 5Gbps, 
o que abrange a operação desenvolvida no projeto do VANT. 
 Possui alimentação externa, permitindo que as conexões USB sejam 
utilizadas somente para o tráfego de dados. 
 
75 
 
 
 
Figura 51: ​Hub 
9.12 Algoritmos de Movimentação 
9.12.1 Criar rotina para levantar voo e de pouso para o Drone 
Para que o ​Drone possa ser utilizado devem ser criadas rotinas para que ele 
levante voo e pouse. Essas rotinas devem levar em consideração a presença do 
usuário, que poderá ser verificada através do uso de sensores para que seja 
possível detectá-lo. A partir de então ele 
deverá ser capaz de levantar voo, localizar o usuário e então começar a 
traçar rotas para acompanhá-lo. Na rotina de pouso, ele deverá conseguir pousar 
por conta própria em uma superfície. O projeto em si não leva em consideração 
pouso em terrenos com objetos que possam atrapalhar ou danificar o ​Drone​. Essa 
funcionalidade como um todo será auxiliada pelo uso do ArduPilot, que será 
responsável por boa parte da movimentação do ​Drone​ através de sua API. 
 
9.12.2 Algoritmo para mapeamento e perseguição 
Para resolver esse problema, foi utilizada a conhecida fórmula da distância 
entre dois pontos no eixo cartesiano entre antena e o usuário para a realização do 
mapeamento. 
. 
76 
 
 
 
 
Figura 52: ​Configuração das Antenas 
 
Na figura é possível verificar que temos 3 antenas, que ficarão posicionadas 
nos extremos dos braços. O algoritmo utilizado para verificar a posição do