Nome do Projeto
Construção de um veículo autônomo submarino com foco na otimização hidrodinâmica
Ênfase
Ensino
Data inicial - Data final
30/04/2020 - 30/04/2024
Unidade de Origem
Coordenador Atual
Área CNPq
Engenharias
Resumo
Esta proposta tem como premissa a elaboração de um projeto de um veículo autônomo submarino e consequentemente a construção de um protótipo que possa servir como teste de refinamento de leis de controle tanto básicas quanto avançadas, dando também a oportunidade de acrescer conhecimento em fundamentos de fluidodinâmica de veículos submarinos. Este sistema robótico deve contar com a instrumentação necessária para a ambientação espacial em três dimensões, e interatuar com o ambiente na execução de segmentos de rotas complexas. Quando concluídos os testes, modelos sequentes podem ser desenvolvidos visando a análise de leitos subaquáticos, recolhimento de corpos mássicos em ambientes inacessíveis, incursões de resgate ou inspeção de barragens de mineração/hidrelétricas.

Objetivo Geral

Projetar, simular e construir um veículo autônomo submarino (Autonomus underwater
vehichle AUV) que considere a minimização do efeito da força de arrasto (Draft), assim
como a estabilidade e a robustez no seguimento de trajetória em ambientes aquáticos

Justificativa

Estabelecer uma postura vanguardista quanto a construção de veículos submarinos
consequentemente contribuir com o desenvolvimento da área no cenário local, nacional e global.
Explorar do ponto de vista da engenharia de controle & automação a estruturação de um projeto de
inovação voltada a construção de veículos autônomos.
Suprir a falta de conteúdo prático sobre a instrumentação inteligente em sistemas complexos e
modelos multivariáveis dos mesmos.
Realizar a construção do protótipo tendo como base a utilização de materiais de baixo custo e assim
criar plataformas de testes para realizar praticas de automação e controle.

Metodologia

 Efetuar a levantamento de informações para a construção de um modelo analítico,
considerando os seguintes aspectos:
 Fatores naturais que influenciam na estabilidade e deslocamento do modelo
◦ Efeito Coriolis;
◦ Força de arrasto (draft);
◦ Força de empuxo (bouyancy);
◦ Pressão;
◦ Entre outros
 Técnicas de minimização dos fatores naturais influenciadores
◦ Compensação através de sensoriamento e software;
◦ Modelagem do corpo do modelo e incremento na textura do exterior;
◦ Determinação das dimensões dos tanques de lastro (ballast tanks);
 Consciência da instrumentação necessária
◦ Motores de passo para a manutenção dos tanques lastro (ballast tanks);
◦ Motor de corrente contínua ou Brushless para o torque da hélice (propellers);
◦ Um servo motor direcionada a cada hidrofólio (2);
◦ Um servo motor direcionado ao leme (rudder);
◦ Sensoriamento de posição – Sonar(es);
◦ Sensoriamento de inclinação – Giroscópio;
◦ Sensoriamento de velocidade de fluxo laminar – Encoder adaptado;
◦ Sensoriamento de profundidade – Medido indiretamente pelos tanques de lastro;
◦ Baterias cuja reação química não libere oxigênio e que detenha potência satisfatória;

 Consciência da necessidade de transmissão de torque, momento ou carga para os pontos
desejáveis do corpo do veículo
◦ Mecanismo de transmissão de momento dos servos para os hidrofólios
◦ Mecanismo de transmissão de momento do servo para o leme (rudder);
◦ Mecanismo de transmissão de torque do motor principal para a hélice (propeller);
◦ Mecanismo para a transmissão de carga dos motores de passo para os tanques de
lastro principais e/ou de compensação (MBT & CBT);

 Uma vez finalizada o levantamento de informações e houver uma base de informações
consistente sobre as técnicas mecânicas, mecanismos, geometria, materiais, instrumentação
e dispositivos eletromecânicos usados na transmissão das forças propõe-se dentro da
metodologia a realização das seguintes etapas:
 Modelagem em software CAD [Solidworks®] dos mecanismos e peças componentes do
veículo
 Seguida da prototipação, montagem;
 Implementação de uma lei de controle básica em duas dimensões.

Indicadores, Metas e Resultados

Estima-se alcançar os seguintes resultados:
a) Desenvolver Ferramentas Computacionais para Ensino e Pesquisa;
b) Publicar artigos em Congressos Nacionais e Internacionais e em Periódicos Nacionais e
Internacionais;
c) Obter uma metodologia de pesquisa eficiente a fim de implementá-la e poder oferecer
melhorias de funcionamento e assim para a comunidade.

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