Parceria entre UFMS empresa possibilita novas demandas em geoprocessamento

UFMS

Parceria Universidade e empresa firmada no ano passado pelo Laboratório de Geoprocessamento para Aplicações Ambientais (Labgis/Faeng/UFMS) e a Arater Consultoria e Projetos Ltda deu asas a construção de veículos autônomos que possibilitam unir ciência e demanda de mercado na coleta de dados batimétricos e no levantamento de aerofotogrametria e mapeamento.

Pelo projeto de pesquisa “Desenvolvimento de veículos autônomos” foi possível desenvolver aeronave remotamente pilotada (RPA), direcionada ao monitoramento ambiental e está em execução um barco para levantamento batimétrico de corpos hídricos.

Equipe UFMS-Arater

Com a coordenação do professor da Faeng Antonio C. Paranhos Filho, a equipe de trabalho é hoje composta pelos formandos em Engenharia Ambiental Marcelo Ricardo Haupenthal e Giovana Moraes Marques, pelo especialista em Redes de Computadores e professor do IFMS Eder de Souza Rodrigues (egresso do PGRN), pela CEO da Arater Máyra Golin Rodrigues e pela funcionária da Arater no Departamento de Geotecnologias Luana Nayara Nascimento, ambas formadas pela UFMS e atuais alunas especiais do mestrado PGRN.

“Para nós do Labgis, a parceria fez toda a diferença. A empresa tem problemas reais e nós temos de desenvolver uma solução para oferecer a resposta. Muitos problemas envolvem a temática ambiental, perícia ambiental, levantamento de área, identificação de tipo e cobertura do solo, identificação de erosão. Atendemos as necessidades da empresa e os dados nos interessam para publicação. O acesso a esse material novo, com técnicas inéditas, é muito rico. Para nós é importante porque mexemos com dados reais”, expõe o professor Antonio Paranhos.

Na mesma direção, a empresa contabiliza os ganhos na união com a Academia. “O grande segredo da junção é que estamos indo para o trabalho com ciência e isso é o casamento perfeito, porque temos a inovação que no mercado não se acha”, afirma a CEO da Arater.

Segundo Máyra, os veículos desenvolvidos por meio da parceria, com equipamentos autônomos, possibilitam conseguir níveis de detalhes que muitas vezes não se consegue por terra.

“Veículos como esses que construímos juntos apresentam preços altíssimos no mercado e, na maioria das vezes, não se aplicam a realidade que queremos. Vivemos, por exemplo, uma situação em que não conseguíamos decolar e pousar. Tivemos de criar catapulta e paraquedas. Não há essa opção disponível no mercado”, completa.

Além do interesse comercial, a empresa tem o interesse na ciência. “Estava acostumada com o corporativo, onde a relação que se tem com alguém é o lucro. Aqui o envolvimento é até maior, porque é em prol do conhecimento”, diz.

A equipe já estuda com a Agência de Desenvolvimento, Inovação e Relações Internacionais (Aginova) o pedido de patente dos veículos. “A solução que geramos não existe no mercado, temos vários aspectos de inovação que nos geram dados inéditos para publicação”, assegura o coordenador.

Desenvolvimento

O primeiro veículo autônomo foi desenvolvido pelo acadêmico Marcelo Ricardo Haupenthal, em 2005, em protótipo criado muito antes da parceria.

“Do primeiro modelo, ao que estamos discutindo montar agora, tem um salto de algumas gerações. Antes era só um aeromodelo e um piloto tirando fotos no time lapse. Depois foram surgindo necessidades, foram feitos alguns trabalhos, algumas publicações de Mestrado e Doutorado aqui no laboratório. Mas precisávamos de ter um pouco mais de precisão”, explica o acadêmico.

Inicialmente trabalhando com softwares livres e materiais obtidos na web, o grupo dispunha de uma aeronave com Controlador Lógico Programável (CLP). “Depois passamos para um Arduino, que é um controlador com código aberto e que permite inserir muitas funções, fazendo integração com GPS, acelerômetros, inclinômetros e tudo mais. Mas ainda tínhamos um problema porque não tínhamos isso disponível no mercado, por isso, utilizei peças de vídeo game, o que deu a orientação de XY do equipamento. Fomos incorporando o GPS, o barômetro para dar o Z, melhorando o projeto. Na câmera começamos a utilizar um dedo eletrônico”, relata Marcelo.

Em 2017/2018 foram dados os primeiros passos para a parceria UFMS x empresa e com mais recursos foi possível obter uma câmera fotográfica semiprofissional, o que reduziu a possibilidade de falha mecânica, porque tornou-se possível mandar pulsos para a execução das fotos.

“Todo o planejamento de voo ficou mais fácil por conta da integração dos hardwares internos. Compramos um processador que incorporava tudo fisicamente: acelerômetro, inclinômetro, bússola, GPS, com redundâncias também para ter uma pouco mais de segurança”, completa o acadêmico.

O primeiro protótipo serviu de base para dois Mestrados e um Doutorado e fazia 300 hectares por voo. Com melhorias, a aeronave chegou a fazer 800 hectares por voo e o terceiro protótipo (chamado de HTML), em uso, consegue 2.600 hectares por voo, em até duas horas no ar.

A aeronave remotamente pilotada – asa fixa utilizava inicialmente baterias de lipopolímero. “E essa foi uma das inovações que tivemos com a parceria da empresa: passamos a utilizar baterias de lipo íon, as mesmas utilizadas em notebooks, o que permitiu 40% a mais no tempo de voo”, aponta Marcelo.

O terceiro protótipo tem envergadura de 2,20 metros e pesa 4,5 quilos com sensor mais pesado e maior capacidade de bateria, câmera alfa 6000 para RGB. O pouso e a decolagem são semiautomáticos.

A quarta aeronave, com multipropósito, está sendo desenvolvida para uso na Universidade, com pouso e decolagem mais simples, já que o modelo utilizado pela empresa precisa estar apto as nuances de áreas como a do Pantanal, de difícil acesso e com pouca área limpa para subir e descer.

Será um equipamento que decola como um multirotor, mas que no ar segue como asa fixa, ou seja, desliga os outros motores que gastam muita energia e fica só no motor para manter a sustentação necessária. Terminado o serviço, ativa os outros motores e desce.

“O principal ganho de estarmos trabalhando diretamente com a empresa é poder desenvolver a solução diretamente para suas necessidades. Desenvolvemos o primeiro protótipo empresa, mas é possível fazermos a troca de muitos sensores, conforme a demanda, diferentemente de uma solução pronta que o mercado tem para oferecer”, explica o acadêmico.

Zoom                   

O protótipo empresa já possibilitou avaliar uso e ocupação em cerca de 80 mil hectares. “Temos como cliente uma fazenda no Pantanal, de difícil acesso, que por terra não teríamos condições de fazer a avaliação de toda a área. Hoje eu chego em zoom centimétrico em qualquer ponto da fazenda”, aponta Máyra.

Para os clientes, esse nível de informação, obtido por meio da aeronave, possibilita aproveitar melhor o que se tem, segundo o professor Antonio Paranhos.

“Se ele não sabe o que tem de recursos, não saberá como gerenciar isso. Com a aeronave levantamos todos os recursos naturais que se tem disponível lá, criando uma documentação, inclusive aceita pelos órgãos públicos”, completa.

Além das aeronaves, o grupo trabalha agora no desenvolvimento do protótipo de um barquinho, que emite pulsos na água, medindo a profundidade, temperatura e GPS (coordenadas).

“Um equipamento desse custa R$ 300 mil. Se tiver de investir como empresa, não terei retorno. Então a ideia da associação é acelerar coisas que no mercado eu não teria condições de bancar. Com o barquinho estamos pensando ainda na segurança do trabalhador, porque já houve caso de morte em levantamentos de reservatórios”, explica Máyra.

A ideia é pegar parâmetros de qualidade de água, medindo na hora oxigênio, condutividade elétrica, pH, turbidez. Um desafio é a vazão. “Eu gostaria de jogar o nosso barquinho e ter a leitura de vazão, algo que é muito difícil de se fazer usualmente, sendo oneroso e perigoso, especialmente em rios correntosos”, completa.

Com o disparo do feixe, mede-se a distância do fundo do leito até o barco e assim monta-se o mapa de relevo.

A geógrafa Luana explica que tanto no caso da aeronave quanto do barco a equipe monta a parte eletrônica pensando nas constantes atualizações. “Porque o mercado da tecnologia se atualiza constantemente. Isso nos permite trocar qualquer equipamento lá dentro”.

Antes estagiária da empresa, Luana recorda o tempo em que o monitoramento de vegetação era feito em parcelas somente no chão. “Demorava dias para o engenheiro florestal fazer a análise de áreas. Hoje, com o drone, a aferição é feita em 20 minutos. Tivemos um ganho de produtividade, além de obter informações de todo o entorno sobre a topografia, estado da erosão, do córrego. Foi um ganho real em monitoramentos”, aponta.

Levantamentos

São numerosas as possibilidades de uso dos veículos autônomos. A equipe do Labgis e da Arater pode sair de dez metros de precisão para dez centímetros, conseguindo identificar com precisão a vegetação presente nas áreas selecionadas.

“Em levantamento em uma fazenda no Pantanal, por exemplo, tínhamos estimado que a supressão iria chegar a quase três mil hectares, mas ficou em cerca de 800, só demos acurácia ao estudo”, aponta Máyra.

É possível ainda quantificar aterro de uma curva de nível, dimensionar uma área de escavação, entre uma série de demandas que após obtidas passam pelo geoprocessamento gerando relatórios, cartas, mosaicos e outros produtos.

Em pesquisa de tese de Doutorado, a então doutoranda conseguiu fazer a associação, com imagens RGB, de parâmetros de qualidade de água. A partir das fotos estabeleceu um índice de correlação de 95% de acerto na qualidade de água para paramêtros de clorofila, turbidez.

“Temos seguimentos diferentes: um é montar e pilotar o equipamento, outro é a obtenção dos dados e outra etapa é processar isso, gerar os resultados.  Temos mais de uma frente de produção”, aponta o professor Antonio.

Para incrementar o projeto, está sendo firmado convênio com o Instituto Federal de Mato Grosso do Sul (desenvolvimento de software). A equipe também conta com parceiros na Universidade Federal de Rondonópolis.