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Anais da Mostra Nacional de Robótica - MNR 2019 Ensino Fundamental, Médio e Técnico DRONE UTILIZADO NA AGRICULTURA DE PRECISÃO Ana Julia Abrenhosa Pires*1;Paula Silveira de Araújo2 (1º ano do Ensino Médio)1; (9ºano do Ensino Fundamental )2. Marcos Antônio Alvarenga Pereira3 marcos.alvarenga@seduc.go.gov.br 1, 2, 3 Colégio Estadual da Policia Militar de Goiás - José Silva de Oliveira Goiânira – GO Categoria: ARTIGO BÁSICO / MULTIMÍDIA Resumo: Em nossa instituição de ensino, recebemos o convite em participar da Mostra Nacional de Robótica (MNR), onde de acordo com a experiência de conhecimento rural de uma participante, tivemos a ideia de desenvolver um trabalho envolvendo Robótica para aplicação na Agricultura. Realizamos vários estudos e decidimos desenvolver um Drone que poderia ser utilizado através de análise por imagem em diversos plantios em grandes áreas, para mapear as deficiências de determinada espécie. Como em Fazenda, Rancho e outros, o aparelho vai sobrevoar uma área distinta, controlado remotamente por um operador, realizando coleta de imagens e enviando para a base de controle, de modo a realizar uma análise nas imagens obtidas e chegar em uma conclusão sobre a situação da Cultura Plantada no lugar explorado, facilitando o cultivo para o agricultor. Palavras Chaves: Drone, Agricultura de Precisão, Tratamento por Imagem, Controle Remoto. Abstract: At our educational institution, we received an invitation to participate in the National Robotics Exhibition (MNR), where, according to a participant's rural knowledge experience, we had the idea of developing a work involving Robotics for application in Agriculture. We did several studies and decided to develop a Drone that could be used by means of image analysis in several plantations in large areas, to map the deficiencies of a given species. As in Fazenda, Rancho and others, the device will fly over a distinct area, controlled remotely by an operator, collecting the images and sending them to the control base, in order to perform an analysis on the images obtained and reach a conclusion on the situation of the Planted Culture in the explored place, facilitating the cultivation for the farmer Keywords: Drone, Precision Agriculture, Image Treatment, Remote Control. 1 INTRODUÇÃO O presente projeto consiste no modelo VANT (Veiculo aéreo não tripulado) da classe Multi Rotores (Aeronaves de Asas Rotativas com mais do que Dois Motores) para mostrar imagens, através do Sensoriamento Remoto que auxiliam no atendimento de Pessoas. Este projeto consistira em sobrevoar um local distinto para coleta de imagem em grandes locais de difícil coleta manual. Onde nosso Drone irar realizar voos panorâmico, sendo controlado remotamente via controle sem fio, que irar tirar fotos e ser enviado remotamente para uma base de controle, onde as imagens capturadas serão tratadas e verificada a qualidade das folhas que compõem o presente Plantio. Onde possivelmente de acordo com o processamento das imagens será possível distinguir a qualidade da Cultura Plantada, onde poderá ser realizado um mapeamento sobrevoado em ver os locais com Plantação que não está sofrendo com ataques de Pragas e locais que demonstra presença de Pragas. Este artigo foi dividido pelas seguintes seções: Seção 2 apresentando os componentes utilizados no veículo, seção 3 sendo o trabalho proposto, seção 4 os materiais de construção e métodos, seção 5 os resultados e discussões e por último seção 6 que foram as conclusões obtidas. 2 SEÇÕES Especificação Técnica de funcionamento de cada peça utilizada e função no projeto descrito acima. Este projeto foi realizado no desenvolvimento de um Drone no modelo Quadricoptero possuindo no todo 4 (Quatro), Motor para uso de Drone, Sistema de Telemetria Controlado via Rádio Frequência UHF, Sistema FPV, Giroscópio, Hélice, Esc, Placa de Distribuição e Câmera Fotográfica. 2.1 Motor Brushless Um motor de Corrente Contínua que não possui nenhum ponto de contato mecânico para passagem de eletricidade entre o motor e o estator. Na imagem 1, demonstramos o motor usado no Drone. Imagem 01 – Referente ao Motor Brushless modelo 22xL. 2.1.2 ESC Tem como função controlar a velocidade e a Potência Cinética de um Motor Elétrico, seja variando a Corrente. Na imagem 2, demonstra um modelo ESC de 30 A. 001 | Página Imagem 02. Representação do ESC de 30 A. 2.1.3 GIROSCÓPIO O dispositivo usado neste projeto é o Giroscópio modelo CL MPU6050, com função de realizar cálculos complexos em conjunto com os sensores de posição de voo realizado pelo Drone. E um recurso especial que possui neste dispositivo é de realizar monitoramento de temperatura do motor, que pode ser enviado ao operador do Drone, para possível controle de monitoração de um bom funcionamento do Motor. Imagem 3. Giroscópio modelo CL MPU6050 2.1.4 Kit de Telemetria Função focada em monitoramento, Medição e Rastreamento de alguma coisa através de dados, Enviados via Comunicação sem fio (Radio ou Satelites) a uma Central de Controle. Como na imagem abaixo. Imagem 4. Kit de Telemetria 2.1.5 Sistema FPV Ele é Responsável por enviar os dados ao vivo para Operador. Como por exemplos Filmagem, Voz e outros. Como mostrado na imagem abaixo. Imagem 5. Sistema FPV 2.1.6 PLACA DISTRIBUIDORA DE ENERGIA A Placa distribuição de energia ESC é uma forma simplificada e prática de fazer a montagem e conexão dos módulos ESC. Utilizado no motor do nosso Drone que possa fazer um controle eficiente da potência gerada na bateria e que não possa danificar o motor do nosso VANT. Imagem 6. Placa de Distribuição de Energia acoplada com a Bateria. 2.1.7 HÉLICE Possui um design rotativo em toda sua estrutura que possui forma de sustentar força, para que possa ser tracionado ou modo de propulsão. Praticamente ela é a alma do Drone, pois ela que manterá toda a estrutura do veículo sustentável no ar. Imagem 7. Hélice que mantém o Drone no ar. 2.1.8 BATERIA Bateria Modelo Lipo 2200 mah de 11,1 v, possui função de fornecer energia para toda a placa de distribuição, Sistema de Telemetria e demais Componentes. Esta fonte de energia, terá função de manter todo o mecanismo em pleno funcionamento. Anais da Mostra Nacional de Robótica - MNR 2019 Ensino Fundamental, Médio e Técnico Imagem 8. Bateria modelo Lipo 2.200 Mah de 11,1 v. 2.1.9 CÂMERA DE IMAGEM Câmera de imagem básica, ela terá função durante os voos, capturar as imagens sobrevoadas pelo o Drone, para serem enviadas à base de controle, para possivelmente um estudo de área. Imagem 9. Câmera de Imagem. 3 O TRABALHO PROPOSTO Foi feito primeiramente um desenho em folha de caderno do Drone e depois realizado um estudo de revisão periódica para propor o funcionamento do aparelho. Sua estrutura irar ser montada com uma pequena caixa de isopor e seu revestimento montado em Papel Alumínio, trem de pouso será montado com Fio revestido, Hélices de material acrílíco de cor preta. Essa estruturação serve para podermos ter uma base de uma ideia para montagem do protótipo. Assim possamos ver as possíveis dificuldades que nossa equipe irá encontrar pela frente para montagem final do presente projeto. A equipe foi dividida em três, sendo uma equipe responsável por montar a maquete, outra responsável por pesquisar como funciona um Drone e por último, responsável para desenhar o formato do Drone de Agricultura de Precisão. Nosso objetivo com este projeto é de montar um Drone, que simule uma exploração de uma área muito grande, repleta de plantação para captura de imagens em um ambiente hostil. Na fase de montagem do protótipo projeto,vai ser utilizado peças de Arduíno e os demais componentes sendo utilizado peças de reciclagem, encontrado durante o dia de qualquer casa. Sendo a programação de voo realizada na linguagem C++ na plataforma de um Microcontrolador para Drones controlado remotamente via HF por controle remoto. Imagem 10 – Modelo do Drone para Agricultura de Precisão 4 MATERIAIS E MÉTODOS Todo o projeto sera testado em Maquete primeiramente antes de realizar uma montagem do protótipo original do projeto. Pois com uma maquete podemos ver o formato adequado do projeto, suas características, peso, altura e dificuldades. Os testes serão realizados com Maquete e vamos ver que principal dificuldade iremos encontrar para montar este Drone, principalmente no seu Trem de pouso. Pois as pernas do aparelho devem ser suaves na hora do pouso para manter toda a sustentabilidade do veículo. O ângulo de inclinação dela é importante na hora do pouso, pois o impacto com o solo é muito grande, talvez até mesmo levando prejuízos nos testes do veículo. Então concluímos que para o pouso ser suave e não danificar materialmente o desempenho do VANT, resolvemos colocar na ponta dos pés do trem de pouso, uma borracha para que quando ele pousar no solo, realize um deslizamento com o solo, para assim não danificar o interior do aparelho. A equipe pretende montar à Maquete sera a mesma responsável de montar o protótipo do Drone, onde iremos efetuar testes panorâmicos com o veículo e por último teste de resistência. Ao todo vamos efetuar 15 testes de voo, para conseguirmos compreender o melhor ângulo de propulsão e sustentação do veículo. Teste de desempenho com a bateria de Lítio, sistema de Giroscópio, Câmeras Fotográficas e por último, comunicação via HF. Sendo o objetivo desses testes, para compreender o possível funcionamento do protótipo e realizar as correções nos resultados encontrados durante o teste de voo. 5 RESULTADOS E DISCUSSÃO Ainda não temos resultados concreto do nosso presente projeto, pois devido a Pandemia meio que afastou toda equipe para poder realizar teste de maquete e no final montagem do projeto. Com isso, realizamos reuniões virtualmente para discutir as revisões teóricas para ser apresentado e criar um cronograma assim que passar a Pademia em montar o projeto final e realizar testes. Imagem 11 – Modelo do Drone de Agricultura de Precisão que pretendemos montar. 6 CONCLUSÕES Chegamos na conclusão que devemos montar a maquete para encontrar os possíveis erros que vão aparecer no futuro na hora de realizar a montagem do presente trabalho. Com isso concluímos que precisamos esperar passar essa grande Pandemia para que possamos nos reunir e colocar toda teoria adquirida em prática para chegamos em uma conclusão plausível. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. MEDEIROS, Fabrício Ardais et al. Utilização de um veículo aéreo não – tripulado em atividades de imagenamento georeferenciado. Cienc. Rural, Santa Maria, v. 38, n. 8, p. 2375-2378, Nov. 2008. Available from . Acces on 29 J . 2.SCHMIDT, Sarah.Olhos no céu: as implicações éticas do uso de drones desafia legisladores em todo mundo.Cienc. Cult. [online]. 2016, vol.68, n.2, pp.17-19. ISSN 2317- 6660. http://dx.doi.org/10.21800/2317- 66602016000200008. 3. BUFFON, Elaiz; SAMPAIO, Tony; PAZ, Otacílio. Veículo aéreo não tripulado (VANT): aplicação na análise de inundações em áreas urbanas.GOT, Porto, n. 13,p. 85- 108, jun. 2018. Disponível em . acessos em 29 jul. 2020. http://dx.doi.org/10.17127/got/2018.13.004. 4. CINTRA, JORGE PIMENTEL; GONCALES, RODRIGO. Aplicações das tecnologias Laser Scan e aerofotogrametria por drone para museus.An. mus. paul., São Paulo , v. 27, e25d1, 2019. Disponível em . acessos em 29 jul.2020. Epub05-Dez 2019. https://doi.org/10.1590/1982-02672019v27e25d1 . 5. https://www.cnabrasil.org.br/assets/arquivos/249- DRONES.pdf 6. http://rdu.unicesumar.edu.br/bitstream/123456789/339/ 1/VINICIUS%20SEIJI%20OTAKE.pdf 7. http://45.4.96.34/index.php/safaeg/article/view/371 Observação: O material multimídia deste trabalho encontra- se disponível em: www.mnr.org.br/mostravirtual. http://dx.doi.org/10.17127/got/2018.13.004 http://rdu.unicesumar.edu.br/bitstream/123456789/339/1/VINICIUS%20SEIJI%20OTAKE.pdf http://rdu.unicesumar.edu.br/bitstream/123456789/339/1/VINICIUS%20SEIJI%20OTAKE.pdf https://www.cnabrasil.org.br/assets/arquivos/249-DRONES.pdf https://www.cnabrasil.org.br/assets/arquivos/249-DRONES.pdf drone utilizado na agricultura de precisão 1 Introdução 2 seções 3 o trabalho PROPOSTo 4 MATERIAIS E MÉTODOS 5 RESULTADOS E DISCUSSÃO 6 conclusões