Como funciona o piloto automático dos drones da XMobots?

A XMobots é a única empresa de drones do Brasil que possui um autopiloto próprio, ou seja, que não utiliza plataformas open source para a pilotagem automática do RPA.

Mas você já se perguntou como funciona o piloto automático dos drones da XMobots, isto é, como nossos produtos podem voar sem piloto?

A resposta está no software embarcado inteiramente desenvolvido pelo Departamento de P&D da XMobots (composto por mais de 60 engenheiros) e no sistema de hardware que integra sensores de alta qualidade para executar o voo automático. Ao sistema que comanda atuadores, coordena subsistemas e controla os drones da XMobots, dá-se o nome Automatic Flight Navigation and Guidance System (AFNGS), o cérebro do drone, por assim dizer.

O AFNGS é dividido em três subsistemas, sendo o primeiro o de Navegação, responsável por integrar os dados dos sensores e determinar a situação do drone (“onde estou”).

Nas imagens abaixo são mostrados os sensores utilizados por este subsistema:

O sistema de GNSS fornece a posição do drone no referencial terrestre, com dados de latitude, longitude, altitude, velocidade vertical e horizontal. A XMobots também desenvolve bases RTK, que fornecem dados de correção da posição, em tempo real, para o RPA com precisão de ordem centimétrica na estimativa de posição (confira mais informações sobre o sistema RTK da XMobots, acessando https://xmobots.com.br/home/xrtk/184b/).

O sensor Inercial (IMU), composto por acelerômetros, giroscópios e magnetômetro, fornece as acelerações, velocidades de rotação do corpo e intensidade do campo magnético terrestre nos eixos X, Y e Z. Este é um dos sensores mais importantes do RPA, pois permite obter a atitude, isto é, a orientação tridimensional da aeronave.

O tubo de Pitot alimenta um sensor de pressão e nos diz a velocidade do drone em relação ao ar. A tomada de pressão estática nos fornece a pressão atmosférica e permite descobrir a altitude barométrica. Aeronaves de asa fixa, como Arator, Echar e Nauru, necessitam manter uma velocidade mínima em relação ao ar para manter-se em voo sustentado, sendo assim, de extrema importância, conhecer a velocidade em relação ao ar.

Os componentes, como sensores, circuitos integrados, entre outros utilizados na AFNGS (autopiloto) da XMobots, são de classe aeronáutica. A maioria dos autopilotos do mercado utilizam componentes da indústria de bens de consumo, como celulares. Com a união dos dados captados pelos sensores, pode-se alimentar o sistema e calcular a condição atual do RPA, que servirá às outras partes do sistema, como o XCockpit, que fornece ao operador, em tempo real, diversas informações da aeronave e oferece a possibilidade de realizar alterações na operação durante o voo, se necessário.

Imagem do cockpit do RPA: Na porção superior direita, visualizam-se os dados provenientes do GPS, mostrando a posição da aeronave. No canto superior esquerdo é mostrada a transmissão da câmera de navegação. E na porção inferior da tela, visualiza-se o horizonte artificial, dados de rolagem, arfagem, proa, velocidade, altitude, modo de operação selecionado, alertas do sistema embarcado, intensidade do sinal, velocidade do vento e tensão da bateria.

Em seguida, temos o subsistema de Guiamento, projetado e desenvolvido de acordo com as normas de segurança de operação estabelecidos pela ANAC e acesso ao espaço aéreo estabelecidas pelo Departamento de Controle de Espaço Aéreo (DECEA).

Este subsistema é alimentado com os dados da etapa de planejamento de missão (mapeamento, pulverização, coleta ou identificação), onde são definidos os parâmetros desejados da operação.

Imagem da etapa de planejamento de missão: Na imagem, destacam-se os waypoints de M1 a M17 que determinam a trajetória da missão de mapeamento da aeronave, assim como os pontos de Decolagem, Subida, Descida, Pouso e localização da Antena.

Por fim, temos o subsistema de Controle, que compara as informações de “onde estou” e “onde quero estar” dos outros subsistemas e calcula por meio de feedback qual deve ser a atuação nos motores e superfícies de comando para levar o RPA da situação atual até a desejada. Este ciclo é repetido e executado uma centena de vezes por segundo, permitindo uma resposta rápida e robusta a perturbações, garantindo o cumprimento eficaz da missão.

Outros componentes (Arator 5B):

Trabalhando de forma integrada, esses sistemas garantem a alta confiabilidade e segurança dos drones que levam a marca XMobots. Com mais de 300 RPAs em operação no Brasil, América Latina e África, a empresa se orgulha em nunca ter registrado um caso de “Fly Away” em seus drones, ao longo de sua história.

Victor Rodrigues
Desenvolvedor Jr P&D – XMobots

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