SISTEMA AUTOMATIZADO DE ENTREGA POR VANTs pptx

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UNIVERSIDADE TIRADENTES– UNIT
GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA MECATRÔNICA.
 
 
     
 
ALEX JUNIOR, CLEVERTON, GABRIEL BORGES, JOÃO VICTOR SANTOS, MATHEUS MARQUES, ZAQUE LEITE 
 
PROJETO DE PESQUISA
SISTEMA AUTOMATIZADO DE ENTREGA POR VANTs
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ARACAJU SE
2018
ALEX JUNIOR, CLEVERTON, GABRIEL BORGES, JOÃO VICTOR SANTOS, MATHEUS MARQUES, ZAQUE LEITE.
 
 
 
 
 
 TÍTULO DO TRABALHO
SISTEMA AUTOMATIZADO DE ENTREGA POR VANTs
 
 
 
Projeto de Pesquisa apresentado como requisito de avaliação da disciplina de Práticas de Pesquisa na Área de Engenharia, ministrada pelo Prof. Gustavo Rodrigues Borges, no 1º Semestre de 2018.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
   
 
Aracaju SE
2018
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO ...................................................................................................... 04
2. OBJETIVOS .......................................................................................................... 05
3. REVISÃO DA LITERATURA ..................................................................................06
4. METODOLOGIAS ................................................................................................ 09
5. RESULTADOS ESPERADOS .............................................................................. 10
6. CRONOGRAMA .................................................................................................... 10
7. ORÇAMENTO ....................................................................................................... 11
8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ...................................................................... 11
Introdução
O transporte está desde o início nas comunidades civilizadas como meio de deslocamento de materiais ou pessoas. Bertaglia (2009) estabelece que “a distribuição é um processo que está normalmente associado ao movimento de material de um ponto de produção ou armazenagem até o cliente”.
Com a modernização e o avanço da tecnologia no mundo, é cada vez mais comum que as atividades que envolvem prestação de serviço sejam mais cobradas e criticadas pela sua lentidão e ineficiência, que muitas vezes está relacionado com a equipe técnica e o sistema de transporte e envio. Nesse contexto, podemos citar os serviços de entrega amplamente criticados em países como o Brasil e mostrar como otimizá–los fazendo o uso da tecnologia. Levando em consideração tudo que foi dito anteriormente, podemos citar o uso de drones ou VANTs (Veículos Aéreos Não Tripulados), como uma solução criativa e inovadora para resolver pequenas falhas e propor melhorias aos sistemas de entrega.
Temos como inconvenientes que influenciam diretamente os serviços de entrega a quantidade exorbitante do tráfego local existente, dessa forma, o tempo consumido no serviço aumenta consideravelmente; além de exigir uma contínua construção e manutenção das estradas e rodovias por onde circulam destacando também o roubo de cargas e veículos em constante aumento no Brasil.
As empresas precisam cada vez mais buscar e se preocupar em oferecer melhores serviços, visando qualidade e segurança da mercadoria transportada, visto que a entrega do produto na hora marcada e com o menor custo é vital para a competitividade.
Esse tipo de solução já foi usado pela empresa Amazon, que em 7 de dezembro de 2016 fez sua primeira entrega usando drones. O seu principal objetivo foi levar os produtos até a casa dos compradores em até 30 minutos, meta que foi alcançada já que o tempo de entrega durou cerca de 13 minutos. O drone usado foi controlado remotamente, entretanto, é possível melhorar ainda mais esse serviço usando a automação a partir da inteligência artificial.
Segundo Luger(2004), a inteligência artificial pode ser definida como o ramo da ciência da computação que se ocupa da inovação do comportamento inteligente. Ainda segundo ele, os principais focos da pesquisa em inteligência artificial (IA) e do desenvolvimento de aplicações são definir as estruturas e operações simbólicas necessárias para a resolução inteligente de problemas e desenvolver estratégias para buscar, eficientemente e corretamente, as soluções potenciais geradas por estas estruturas e operações. Estas são as questões inter-relacionadas da representação do conhecimento e busca; juntas, elas são o núcleo de pesquisa moderna nesta área.
Segundo Silva et al. (2010) a ideia de construir máquinas ou mecanismos autônomos, que sejam dotados de inteligência, se constitui um sonho antigo dos pesquisadores das áreas de ciências e engenharias. Embora os primeiros trabalhos em redes neurais artificiais tenham sido publicados há mais de 50 anos, tal tema começou a ser fortemente pesquisado a partir do início dos anos 1990, tendo ainda um potencial de pesquisa imenso. As aplicações que envolvem a utilização de sistemas considerados inteligentes são as mais variadas possíveis.
Levando em consideração o que foi dito anteriormente, foi pensado na junção entre os drones (VANTs) e a inteligência artificial. Com essa mistura seria possível fazer com que os veículos aéreos não tripulados funcionassem sem ajuda de nenhum controlador, sendo assim, eles agiriam de forma mais independente quando fossem entregar os produtos aos compradores.
Uma Inteligência artificial (IA) integrada a esse sistema reduz significativamente os erros humanos no processo de transporte das mercadorias principalmente no preenchimento de planilhas, formulários e documentos operacionais utilizados atualmente para o controle das informações e muitas das vezes não possui informações corretas, o que gera um resultado final incompleto, com relatórios apresentando informações incoerentes ou erradas, além disso o sistema como um todo evolui e aprende com erros e falhas, tornando-o adaptável a diferentes situações e cada vez mais eficiente.
	A ideia é que esses drones pegariam as mercadorias nos pontos de distribuição e em seguida, a partir de rotas em sua programação, levariam elas até a casa dos clientes. Esse serviço poderia ser implementado em qualquer empresa que trabalhe com o sistema de entrega, como restaurantes, lanchonetes, distribuidoras e até pelos correios. 
2. Objetivos
2.1 Geral: automatizar os transportes de entrega utilizando VANTs.
2.2 Específicos:
2.2.1 Aplicar os princípios da inteligência artificial para aquisição de posicionamento geoespacial.
2.2.2 Comparar as oscilações na eficiência e custo-benefício de entrega entre os transportes já existentes.
2.2.3 Otimizar o tempo de entrega.
2.2.4 Melhorar a segurança no envio das encomendas.
2.2.5 Construir VANTs
3. Revisão da Literatura
Segundo Levitt (1981), a criatividade é pensar coisas novas, a inovação é fazer coisas novas. No mundo atual, podemos ver cada vez mais a busca por ideias criativas e inovadoras para melhorar a execução de atividades e solucionar pequenos problemas que possam estar acontecendo. Nesse contexto pode-se afirmar que os drones automatizados a partir da inteligência artificial (IA), podem ser o futuro do sistema de entregas no Brasil e até no mundo, já que os sistemas de entregas atuais possuem falhas como extravios e atrasos.
Segundo Facelli et all (2015), até alguns anos atrás, a área de IA era vista como uma área teórica, com aplicações apenas em pequenos problemas curiosos, desafiadores, mas de pouco valor prático. Entretanto, nas últimas décadas, com a crescente complexidade dos problemas a serem tratados computacionalmente e do volume de dados gerados por diferentes setores, tornou-se clara a necessidade de ferramentas computacionais mais sofisticadas, que fossem mais autônomas, reduzindo a necessidade de intervenção humana e dependência de especialistas.
A inteligência artificial vem sendo muito utilizada no mundo nas mais diversas áreas da ciência como por exemplo, na medicina, que segundo Spatti et all (2010), a inteligência artificial é usada para classificações e predições de câncer com base no perfil genético
do indivíduo. Essa área da computação também é usada na área da química para obtenção de novos compostos poliméricos. Ainda segundo ele, também é usada na economia para resolver problemas graças à sua capacidade de tratar as não-linearidades intrínsecas. Na acústica também se encontram pesquisas que utilizam redes neurais artificiais para determinar a impedância acústica de um ambiente, fator este importantíssimo para o projeto de salas de cinema e ambientes sensíveis a ruídos externos. No setor automotivo e aeroespacial encontram-se aplicações de redes neurais artificiais para auxiliar no mapeamento de processos que envolvem estimativas de variáveis de controle e parâmetros de projetos.
Segundo Lueger (2013), algumas aplicações, como raciocínio de diagnósticos, são, com frequência, modeladas de forma deliberada a partir dos processos de solução de especialistas humanos que trabalham na área. Ainda segundo ele, não é por coincidência que um grande subgrupo da comunidade de inteligência artificial tenha focado a sua pesquisa no entendimento da inteligência humana. O ser humano fornece o exemplo prototípico de atividade inteligente, e os engenheiros de IA, muito embora não estejam normalmente comprometidos em “fazer programas que agem como pessoas”, raramente ignoram a solução humana.
Portanto, podemos constatar que a inteligência artificial (IA), casualmente baseada na inteligência humana, sempre atuou para melhorar os sistemas onde foi empregada. Segundo Lueger (2013), como a maioria das ciências, a IA é composta por uma série de disciplinas que, ao mesmo tempo em que compartilha uma abordagem essencial para solução de problemas, está ocupada com aplicações diferentes.
Para integrar a IA ao drone é necessário acoplar um microcontrolador a ele. Um dos microcontroladores mais utilizados em projetos e que poderia ser utilizado é o arduíno. Segundo Monk (2014), o arduíno é uma placa de microcontrolador que contém um conector USB que permite ligá-la a um computador, além de diversos pinos que permitem a conexão com circuitos eletrônicos externos, como motores, relés, sensores luminosos, diodos laser, alto-falantes, microfones, etc. Eles podem ser controlados diretamente por um computador, ou podem ser primeiro ser programados pelo computador e, a seguir, desconectados para trabalharem de forma autônoma.
Ainda segundo Monk (2014), muitas linguagens são utilizadas para programar microcontroladores, desde a linguagem Assemby, voltada ao hardware, até as linguagens gráficas de programação, como Flowcode. O arduíno localiza-se em um lugar entre esses dois extremos e usa linguagem de programação C. Entretanto, ele faz uma simplificação na linguagem C, ocultando parte da sua complexidade. Isso facilita começar a programar.
De acordo com Monk (2014), esta linguagem, em termos de computação, é antiga e venerável. Ela é bem adequada a microcontrolador porque foi inventada em uma época em que um computador típico, comparado com os monstros atuais, tinha muitos poucos recursos, portanto chega a ser significativamente simples.
Para entrar em funcionamento, o microcontrolador pré-programado seria acoplado em um drone, e então, este drone passaria a fazer entregas de forma autônoma. É possível que os drones melhorem cada vez mais seus desempenhos durante as entregas a partir do aprendizado de máquina (AM).
Segundo Faceli et all (2015), Michell define AM como a capacidade de melhorar com o desempenho na realização de alguma tarefa por meio da experiência. Ainda segundo Faceli, em AM, as máquinas são programadas para aprender com a experiência passada.
Segundo Lueger (2013), a capacidade de aprender deve fazer parte de qualquer sistema que reivindique possuir inteligência em um sentido geral. De fato, no nosso mundo de símbolos e interpretações, a própria noção de intelecto imutável parece ser uma contradição nos termos. Ainda de acordo com ele, agentes inteligentes devem ser capazes de se modificarem ao longo do curso de suas interações com o mundo, bem como pela experiência de seus próprios estados e processos internos.
Além disso, de acordo com Lueger (2013), o aprendizado é importante para aplicações práticas de inteligência artificial. Para ele, Feigenbaum e McCorduck identificaram o “gargalo da engenharia do conhecimento” como maior obstáculo para uso em larga escala de sistemas inteligentes. Esse “gargalo” é o custo e a dificuldade de se construir sistemas usando técnicas tradicionais de aquisição de conhecimento. Uma solução para esse problema seria os programas começarem com uma quantidade mínima de conhecimento e aprenderem a partir de exemplos, de aconselhamento de alto nível ou, ainda, de suas próprias explorações do domínio.
Lueger (2013), afirmou que aprender, obviamente, envolve modificações no sistema de aprendizado. Entretanto, a natureza exata dessas modificações é a melhor maneira de representá-las não são óbvias. Uma abordagem para isso modela o aprendizado como aquisição de conhecimento do domínio representado de forma explícita. Com base na sua experiência, a máquina de aprendizado constrói ou modifica expressões em uma linguagem formal, como a lógica, por exemplo, e retém esse conhecimento para o futuro.
Segundo Faceli (2015), além do grande volume de aplicações que se beneficiam das características da área de AM, outros fatores têm favorecido a expansão dela, como o desenvolvimento de algoritmos cada vez mais eficazes e eficientes e a elevada capacidade dos recursos computacionais atualmente disponíveis. Uma das grandes motivações para pesquisas em AM incluem a possibilidade de aumentar a compreensão de como se dá o aprendizado nos seres vivos.
 Ainda segundo Faceli (2015), embora AM seja naturalmente associado à IA, outras áreas de pesquisas são importantes e têm contribuições diretas e significativas no avanço do AM, como Probabilidade e Estatística, Teoria da Computação, Neurociência, Teoria da informação. AM é uma das áreas de pesquisa da computação que mais tem crescido nos últimos anos.
4. Metodologia
Para a realização do projeto serão necessárias várias etapas de pesquisa, desenvolvimento e análise, sendo elas:
Inteligência artificial: para a inteligência artificial será necessário primeiramente definir qual ou quais linguagens de programação serão utilizadas, dentre as opções estão, python, java e C#, ambas com já tem bibliotecas e suporte avançados à esta tecnologia e é necessário realizar testes para decidir qual teria uma melhor otimização, após isto seria apenas realizar a programação.
Drones: Para a escolha dos drones primeiro seria necessário um estudo levando em consideração o preço da unidade, sua velocidade, carga suportada e autonomia de bateria para determinar qual teria um melhor custo benefício, sabendo disso é necessário realizar um contrato com a empresa responsável para o fornecimento dos drones com as adaptações necessárias para o funcionamento autónomo. É preciso também criar diversas formas de comunicação com os drones, será utilizado o sinal de celular e radiofrequência, mas para evitar perdas de sinal ocasionais pode ser necessário um terceiro tipo que deve ainda ser pesquisado.
Medidas de segurança: Após a conclusão de etapas anteriores um período de teste em grande escala deve ser realizado, isso permitirá identificar erros antes da comercialização da finalização do projeto e resolvê-los, chegando a um produto final seguro e estável, nesse teste deverão ser analisados os comportamentos dos drones para buscar medidas de segurança em caso de falhas e acidentes, além uma melhor calibração de sensores , para a IA(inteligência artificial), deve-se observar suas escolhas e processos para garantir seu funcionamento dentro do padrão esperado.
Ao final de todas as mudanças e ajustes o produto deverá ser comercializado, inicialmente o público alvo será de empresas de correios, mas podendo ser expandida a qualquer empresa que trabalhe com entregas.
5. Resultados esperados
O projeto sistema automatizado por Vants têm objetivos a alcançar para poder atingir
o ápice de sua funcionalidade prática. A economia na parte financeira é uma das principais propostas do projeto. Há também uma meta de um sistema ecológico e que seja amigo da natureza ao usar energia limpa. Já no meio coletivo propósito é minimizar ao máximo o uso de mão de obra humana, visto que irá utilizar máquinas para acelerar o processo.
A automatização deverá proporcionar uma economia muito significativa no processo de entregas de pequeno porte, sendo que proporcionará uma constância e uma redução de mão de obra. A agilidade ao preenchimento de dados deve ser uma das principais influências para esse avanço nas entregas, o sistema será totalmente integrado ao ambiente tanto de funcionários que serão responsáveis pela manutenção do sistema e dos equipamentos como também ao ambiente dos usuários que poderão solucionar problemas online.
A ecologia é um dos principais influenciadores nesta pesquisa o objetivo é reduzir, mesmo que de forma parcial a emissão de poluentes gerados pela queima de combustíveis fósseis. Também é essencial influenciar os demais projetos e as empresas a buscarem alternativas no uso de energias limpas que é o caso da energia elétrica.
A implementação de um sistema autônomo causará mudanças no âmbito social, haverá uma queda no número de empregos, mas proporcionará uma segurança maior ao transportar. Contudo espera-se que precisará de manutenção dos equipamentos e do sistema de forma regular gerando empregos para áreas que envolvem computação e as demais que envolvem tecnologia.
6. Cronograma
Para que os objetivos específicos sejam alcançados, é necessária a definição do tempo necessário, no intuito de acompanhar o desenvolvimento do projeto, melhorar a eficiência geral e alocar melhor os recursos em posse.
 
 
	aplicar os princípios da inteligência artificial para aquisição de posicionamento geoespacial
	2 meses
	Comparar as oscilações na eficiência e custo-benefício de entrega entre os transportes existentes
	4 meses
	Otimizar o tempo de entrega
	1 mês
	Melhorar a segurança no envio das encomendas
	1 mês
7. Orçamento
Orçamento baseado em Drone com capacidade para até 5Kg
	Descrição 
	 Quantidade 
	Preço
	Motor
	 8
	R$ 198,00
	Bateria 
	5
	R$510,00
	Hélices
	8
	RS238,00
	Estrutura
	1
	RS599,00
	Receptor e Emissor
	1
	RS118,00
	Placa Controladora
	1
	RS420,00
	Total
	
	RS2083,00
8. Referências bibliográficas
BERTAGLIA, P. R. Logística e gerenciamento da cadeia de abastecimento. 2. Ed.São Paulo: Saraiva, 2009.
LUGER, G. F. Inteligência Artificial: Estruturas e estratégias para a solução de problemas complexos. 4ª edição. Porto Alegre: Bookman, 2004.
SILVA, I. ; SPATTI, D. H. ; FLAUZINO, R. A. Redes Neurais Artificiais: Para engenharia e ciências aplicadas. São Paulo: Artliber, 2010.
LUEGER, G. F. Inteligência Artificial. 6ª edição. São Paulo: Pearson Education do Brasil, 2013.
FACELI, K. ; LORENA, A. C. ; GAMA, J. CARVALHO, A. C. P. L. F. Inteligência Artificial: Uma abordagem de aprendizado de máquina. Rio de Janeiro: LTC, 2015.
MONK, S. 30 projetos com arduíno. 2ª edição. Porto Alegre: Bookman, 2014.
LEVITT,T..Disponível em:http://www.comecaagora.com/criatividade-e-pensar-coisas-novas-inovacao-e-fazer-coisas-novas-theodore-levitt/ Acesso em 30 de Maio de 2018.