{"id":497,"date":"2020-09-21T11:04:05","date_gmt":"2020-09-21T14:04:05","guid":{"rendered":"http:\/\/www.lmt.ufla.br\/nlmt\/?page_id=497"},"modified":"2021-03-23T11:22:33","modified_gmt":"2021-03-23T14:22:33","slug":"vida-veiculo-autonomo-mobilidade","status":"publish","type":"page","link":"http:\/\/www.lmt.ufla.br\/nlmt\/vida-veiculo-autonomo-mobilidade\/","title":{"rendered":"Vida"},"content":{"rendered":"\n
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Vida<\/h1>
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Ve\u00edculo Inteligente de Desenvolvimento Aplicado<\/p><\/div>\n<\/div><\/section>\n\n\n\n

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A ideia do desenvolvimento de uma plataforma de testes de ve\u00edculos inteligentes surgiu ap\u00f3s o GP de Rolim\u00e3 que ocorreu na UFLA (Universidade Federal de Lavras), em 2017, evento no qual o NLMT participou fazendo um carrinho de rolim\u00e3 aut\u00f4nomo, ganhando visibilidade dentro da Universidade e com isso o incentivo para a cria\u00e7\u00e3o de um projeto maior. Com esse est\u00edmulo, foi criado o projeto da plataforma de testes Vida, o qual visa o desenvolvimento de um carro inteligente el\u00e9trico, que engloba de forma integrada todas as \u00e1reas do NLMT. Um carro inteligente \u00e9 um ve\u00edculo que dispensa ou n\u00e3o o controle de um motorista em tarefas de assist\u00eancia, utilizando para isso complexos c\u00f3digos computacionais, em conjunto com os eficientes sistemas da eletr\u00f4nica e mec\u00e2nica do mesmo. Esse ve\u00edculo pode ser automatizado segundo seis n\u00edveis definidos pela regra SAE J3016.<\/p>\n\n\n\n

O objetivo da plataforma, \u00e9 que ela seja capaz de se locomover de forma aut\u00f4noma e efetivamente segura, sendo capaz de detectar obst\u00e1culos e sinais da via, para, se necess\u00e1rio, conseguir fazer manobras como parar, reduzir, acelerar e desviar. Nesse contexto, cada uma das \u00e1reas respons\u00e1veis pelo desenvolvimento da plataforma de testes tem uma hist\u00f3ria e objetivos definidos com o andamento do projeto.<\/p>\n<\/div><\/section>\n\n\n\n

Computa\u00e7\u00e3o<\/h2>
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A computa\u00e7\u00e3o, \u00e9 respons\u00e1vel por produzir c\u00f3digos espec\u00edficos para que todos os m\u00f3dulos funcionem em conjunto e de maneira l\u00f3gica. Ademais, ela soluciona problemas para que o ve\u00edculo funcione de maneira aut\u00f4noma, visando tornar esse capaz de tomar decis\u00f5es eficazes em qualquer tipo de cen\u00e1rio. O desenvolvimento do sistema \u00e9 baseado em t\u00e9cnicas de componentiza\u00e7\u00e3o, e est\u00e1 sempre alinhado com o andamento de todas as outras \u00e1reas. Ela engloba aspectos como a disposi\u00e7\u00e3o dos sensores proprioceptivos e exteroceptivos, capazes coletar informa\u00e7\u00f5es do ve\u00edculo e do ambiente, assim como a interpreta\u00e7\u00e3o, processamento e comunica\u00e7\u00e3o de comandos a partir dos dados obtidos. Nesse sentido, \u00e9 fundamental para isso o trabalho em conjunto com a eletr\u00f4nica e mec\u00e2nica.<\/p>\n\n\n\n

Nesse mesmo sentido, para que sejam alcan\u00e7ados os objetivos de maneira eficiente, trabalhamos com as linguagens de programa\u00e7\u00e3o C++, principal linguagem aprendida durante o curso de Engenharia de Controle e Automa\u00e7\u00e3o, e Python, fazendo com que os membros da computa\u00e7\u00e3o tenham mais afinidade com os c\u00f3digos desenvolvidos. Al\u00e9m disso, o C++ \u00e9 uma linguagem flex\u00edvel e de multiparadigma, sendo poss\u00edvel escolher a t\u00e9cnica de programa\u00e7\u00e3o a ser utilizada, desde t\u00e9cnicas de baixo a alto n\u00edvel de acordo com a necessidade. Ademais, a linguagem permite a implementa\u00e7\u00e3o da programa\u00e7\u00e3o orientada a objetos e programa\u00e7\u00e3o concorrente, fundamental para a componentiza\u00e7\u00e3o do sistema. <\/p>\n\n\n\n

Outra t\u00e9cnica utilizada \u00e9 a comunica\u00e7\u00e3o entre processos (IPC) baseada em mem\u00f3ria compartilhada (shared memory<\/em>) e redes. O uso de mem\u00f3ria compartilhada \u00e9 uma vantagem para a r\u00e1pida troca de informa\u00e7\u00f5es entre processos, sendo poss\u00edvel tamb\u00e9m acessar uma parte espec\u00edfica de uma estrutura de dados que est\u00e1 sendo comunicada.<\/p>\n\n\n\n

Para realizar a parte de testes dos c\u00f3digos desenvolvidos, a computa\u00e7\u00e3o conta com o framework Robot Operating System<\/em> (ROS), a qual conta com uma cole\u00e7\u00e3o de ferramentas de software e bibliotecas que auxiliam na simplifica\u00e7\u00e3o do controle rob\u00f3tico. Com isso, est\u00e1 sendo feito a comunica\u00e7\u00e3o dos componentes do rob\u00f4 com os componentes ROS, para ser implementado nos ambientes de simula\u00e7\u00e3o Gazebo e CARLA e no pr\u00f3prio ve\u00edculo real.<\/p>\n\n\n\n

Juntamente com todas as t\u00e9cnicas citadas, dentro da computa\u00e7\u00e3o ocorre tamb\u00e9m o desenvolvimento das t\u00e9cnicas de percep\u00e7\u00e3o baseadas em vis\u00e3o computacional, respons\u00e1vel por permitir que o ve\u00edculo possa enxergar e extrair caracter\u00edsticas do ambiente \u00e0 sua volta, sendo fundamental para a tomada de decis\u00e3o. Tamb\u00e9m passam pela computa\u00e7\u00e3o os demais sistemas de localiza\u00e7\u00e3o, navega\u00e7\u00e3o e controle, igualmente importantes para a concep\u00e7\u00e3o de um ve\u00edculo aut\u00f4nomo.<\/p>\n<\/div><\/section>\n\n\n\n

Eletr\u00f4nica<\/h2>
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Para que um carro inteligente funcione, v\u00e1rias ferramentas, pe\u00e7as e mecanismos s\u00e3o essenciais, isso inclui desde algo primordial como o motor at\u00e9 objetos com maior complexidade, como sensores em geral. Tais componentes precisam estar conectados entre si de maneira eficiente para prover comunica\u00e7\u00e3o e transfer\u00eancia dos dados processados. A eletr\u00f4nica tem como objetivo atuar nesse contexto, visando alimentar os m\u00f3dulos da plataforma, representar, armazenar, transmitir ou processar informa\u00e7\u00f5es, al\u00e9m do controle de processos realizados.<\/p>\n\n\n\n

Nesse cen\u00e1rio, a eletr\u00f4nica \u00e9 vital para que todo o sistema funcione de maneira correta, interligando a computa\u00e7\u00e3o e a mec\u00e2nica. Atualmente, nosso carro \u00e9 todo el\u00e9trico, sendo alimentado por cinco baterias de 12V, sendo duas para alimenta\u00e7\u00e3o do atuador respons\u00e1vel pela tra\u00e7\u00e3o do carro, uma para o atuador do ester\u00e7amento e outras duas para alimenta\u00e7\u00e3o dos sensores e controladores.<\/p>\n\n\n\n

Para controlar os dois atuadores s\u00e3o utilizados duas pontes-H, assim conseguimos determinar o sentido, dire\u00e7\u00e3o e velocidade do carro, temos tamb\u00e9m quatro m\u00f3dulos controladores de tens\u00e3o para ajustar as tens\u00f5es das baterias conforme a necessidade, como a alimenta\u00e7\u00e3o dos componentes.        Para a seguran\u00e7a, tem-se um bot\u00e3o de emerg\u00eancia que desativa toda alimenta\u00e7\u00e3o do carro e aciona o freio. Tem-se, tamb\u00e9m, um fus\u00edvel no atuador da tra\u00e7\u00e3o e estamos estudando utilizar um sistema de seguran\u00e7a para o Odroid (computador embarcado, c\u00e9rebro do ve\u00edculo) e alguns sensores de maior custo.<\/p>\n<\/div><\/section>\n\n\n\n

Mec\u00e2nica<\/h2>
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A estrutura mec\u00e2nica de um ve\u00edculo inteligente \u00e9 extremamente importante, seja para disposi\u00e7\u00e3o dos sensores ou at\u00e9 para o seu design. A equipe de mec\u00e2nica do NLMT iniciou os seus trabalhos na plataforma de testes logo no in\u00edcio do projeto, impulsionada com v\u00e1rios incentivos para o seu desenvolvimento. A estrutura do ve\u00edculo foi pensada para ser bem simples e tamb\u00e9m modular, j\u00e1 que a plataforma estaria em constante evolu\u00e7\u00e3o. Assim, tudo o que foi pensado na plataforma, como suporte de sensores, a disposi\u00e7\u00e3o das partes da pr\u00f3pria estrutura foi planejada para ser algo modular, permitindo essa evolu\u00e7\u00e3o.<\/p>\n\n\n\n

Toda idealiza\u00e7\u00e3o do projeto foi realizada no SolidWorks, por se tratar de um software que atende todas as exig\u00eancias em rela\u00e7\u00e3o a testes estruturais e para a pr\u00f3pria modelagem. A estrutura foi pensada para ser robusta e facilitar sua produ\u00e7\u00e3o, pois dessa forma seria mais simples soldar e at\u00e9 mesmo manusear toda a plataforma. O material escolhido para a estrutura\u00e7\u00e3o da plataforma foi o Metalon, por ser bem resiste, leve, de baixo custo e de f\u00e1cil aquisi\u00e7\u00e3o. Houveram alguns entraves durante a produ\u00e7\u00e3o, como a necessidade de enviar algumas pe\u00e7as para a usinagem fora da universidade, j\u00e1 que os tornos do laborat\u00f3rio de prot\u00f3tipos n\u00e3o tinham capacidade para tal tarefa, fazendo com que o tempo para produ\u00e7\u00e3o aumentasse.<\/p>\n\n\n\n

Outra dificuldade encontrada durante a produ\u00e7\u00e3o foi o dimensionamento do sistema de transmiss\u00e3o, fazendo com que os membros juntassem o conhecimento visto em sala de aula e pudesse aplicar de forma conjunta. Al\u00e9m disso, outro ponto foi o dimensionamento do motor, por se tratar de um motor el\u00e9trico foi necess\u00e1rio descobrir qual pot\u00eancia e torque o motor deveria ter para suportar toda a estrutura. Assim, v\u00e1rios fatores foram levados em considera\u00e7\u00e3o para esse dimensionamento, como qual seria a velocidade em que a plataforma transitaria e por quais terrenos, influenciando no sistema de transmiss\u00e3o e podendo montar o conjunto como um todo, motor e transmiss\u00e3o.<\/p>\n\n\n\n

Outros materiais foram utilizados na plataforma com o intuito de baratear a produ\u00e7\u00e3o, como os freios, mesmos encontrados em bicicleta, e o terminal de dire\u00e7\u00e3o, obtido de um Mini Buggy. Tudo antes de ser utilizado na plataforma foi calculado e dimensionado para analisar se atendida nossos requisitos, pois mesmo tendo valor de custo baixo a plataforma precisa ser funcional. Al\u00e9m disso, a impressora 3-D que temos no n\u00facleo foi utilizada para imprimir cases e suportes para a parte eletr\u00f4nica.<\/p>\n\n\n\n

A maior dificuldade de se trabalhar num projeto desse porte \u00e9 na gest\u00e3o do conhecimento, j\u00e1 que em sala de aula vemos determinados assuntos separados e apenas na teoria. No entanto, quando se depara com uma situa\u00e7\u00e3o dessas na pr\u00e1tica, \u00e9 necess\u00e1rio reaprender muita coisa como tamb\u00e9m aprender, saindo da zona de conforto e partindo para a pr\u00e1tica, possibilitando os erros e aprendendo com eles.<\/p>\n<\/div><\/section>\n<\/div><\/section>\n\n\n\n

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