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outubro 21, 2009

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Postado por USP Notícias

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Robótica
Projeto cria sistema nacional de navegação para veículos
O Grupo de Robótica Móvel do Laboratório de Mecatrônica da Escola de Engenharia de São Carlos (EESC) da USP  desenvolve um sistema de navegação autônomo a ser embarcado um veículo de passeio (um Fiat Stilo Dual Logic doado pela Fiat) e que será testado inicialmente em ambiente controlado no campus de São Carlos (interior de São Paulo).  Em três anos, o projeto Sistema Embarcado de Navegação Autônoma (SENA) deverá criar um sistema que emprega dados de sensores para monitorar o ambiente. As rotinas desenvolvidas poderão ser utilizadas comercialmente no futuro.

Devido à complexidade em se desenvolver um sistema autônomo e assistivo, o projeto SENA foi dividido em três fases. A primeira, que é o estágio atual da pesquisa, consiste no desenvolvimento de sistemas assistivos para o motorista. Baseado nos dados dos sensores embarcados, o conjunto de computadores de bordo da Gisa (veículo utilizado como protótipo) analisa o ambiente entorno do veículo e alerta o motorista caso haja alguma situação de risco, como por exemplo um pedestre prestes a ser atropelado que está cruzando a frente do veículo, ou uma assistência na manobra de baliza.

Na segunda fase, que deve terminar em dezembro de 2010, além de alertar o motorista sobre um risco iminente, os computadores da Gisa evitarão o acidente, caso o motorista não tome nenhuma atitude, e além disso, o protótipo poderá estacionar sozinho. Por fim, na terceira fase, cuja conclusão está prevista para dezembro de 2012, acontecerá a navegação autônoma da Gisa, baseada nos dados dos sensores embarcados no Campus da USP em São Carlos, em ambiente urbano e rodoviário.

Protótipos
O projeto SENA possui atualmente três protótipos funcionais. Para testes e demonstrações em pequena escala, é utilizada a Navalha, protótipo originado de um quadricíclo elétrico infantil. Ela possui dimensões limitadas por um paralelepípedo de 0,6 x 1,2 x 0,7 m. Toda sua eletrônica foi desenvolvida pelo grupo de alunos de graduação em Engenharia Mecatrônica, de forma modular e adaptável. Assim, dentro das limitações físicas do protótipo, é possível fazer testes de novos algoritmos, sensores ou conceitos, além de demonstrações sem a necessidade de mobilizar algum dos outros dois protótipos que são de porte maior.

O projeto tem também a disposição um Fiat Pálio batizado como Michael, no qual é feito o desenvolvimento de sistemas eletro-mecânicos que possibilitem uma automação das tarefas de giro do volante, troca de marhas, aceleração e frenagem. O terceiro protótipo é um Fiat Stilo 1.8 Dual-logic, chamado de Gisa. Nesse protótipo, toda a atuação mecânica sobre o carro pode ser feita diretamente na rede CAN já disponível no veículo. Isso permite que haja um foco exclusivo no desenvolvimento dos algoritmos de navegação.

Atualmente os sensores embarcados na Gisa são o Global Positioning System (GPS) utilizado para estimar a posição do veículo, o Inertial Measurement Unit (IMU)- adotado para estimar velocidades e acelerações do veículo, dois  sensores Laser com um feixe giratório que permite detectar obstáculos a uma distância de 80 metros, e uma câmera colorida / infra-vermelha: utilizada para detectar e classificar obstáculos no caminho do veículo (por exemplo, pedestres, bicicletas, etc.). Além desses instrumentos, também estão embarcados seis sensores ultrassônicos  de curta distância, empregados para manobras de baliza sem a atuação do motorista, e uma Búlsola Eletrônica, utilizada para estimar a orientação (direção) do veículo.

Perspectivas
Até o final de 2009, o projeto receberá mais um pacote de sensores que incluirá, radares de curta (~2m), média (~300m) e longa distância (~1km), um Giroscópio Óptico (para estimar velocidades e acelerações do veículo), e dois novos sensores laser com 4 feixes cada, para detectar veículos a até 300m de distância. Esse pacote de sensores permitirá a navegação da Gisa em rodovias. O protótipo também conta com um conjunto de computadores embarcados que são responsáveis por processar todas as informações dos sensores embarcados e atuar no veículo, controlando-o.

Para que as tecnologias desenvolvidas no projeto sejam adotadas em produtos comerciais é necessário interesse das montadoras, dos consumidores e regulamentação governamental (normas de segurança). O grupo de pesquisadores tem enviado projetos a agências financiadoras (CNPq, Capes e Fapesp) solicitando bolsas de estudos e verbas para desenvolvimento do projeto. Atualmente o grupo precisa de novos alunos de mestrado, doutorado e pós-doutorado interessados em desenvolver pesquisas na área. Maiores informações sobre a seleção estão em www.eesc.usp.br/ppg-em.

O projeto contribuirá para a consolidação de um grupo de pesquisa na área de robótica móvel no Programa de Pós-Graduação da Área de Engenharia Mecânica da Escola de Engenharia de São Carlos. A pesquisa conta com a cooperação de professores do Departamento de Engenharia Elétrica da EESC e do Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação (ICMC) da USP. O grupo interdisciplinar de 40 pesquisadores participa de dois Institutos Nacionais de Ciência e Tecnologia (INCT) do CNPq (Óptica e Fotônica e Sistemas Embarcados Críticos), o que garantiu especificamente para o projeto SENA verbas para a compra de equipamentos, viagens, serviços de terceiros e composição de infra-estrutura mínima laboratorial.

Através de convênio assinado entre a Fiat e a USP, a montadora doou um veículo para testes, um Fiat Stilo 1.8 Dual Logic Flex e também disponibilizará a quebra do protocolo CAN empregado em seus veículos. Assim, será possível atuar diretamente no veículo através de sua rede CAN embarcada. No momento está sendo fechada a negociação para que outras três empresas da área de sensoriamento e automação se tornem parceiras nesse projeto.

Mais informações: www.eesc.usp.br/sena/url/pt/index.php

Palavras-chave: nnpp

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