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USP São Carlos lidera ranking nacional de aeromodelismo

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Com participações na SAE Brasil Aerodesign Competition desde 1998, Escola de Engenharia é a maior vencedora da disputa, com 13 títulos nacionais e cinco internacionais

Os troféus de duas das três categorias do concurso SAE Brasil Aerodesign Competition, torneio de aviação, foram conquistados, neste ano, por equipes de alunos de graduação da Escola de Engenharia da Universidade de São Paulo, câmpus de São Carlos (EESC-USP). A competição teve a participação de 1,3 mil universitários, de 88 equipes de instituições brasileiras de ensino superior e sete estrangeiras, provenientes da Venezuela, México e Polônia.

O concurso avalia o desenho aerodinâmico e o desempenho de voos de aeronaves. Ao longo do segundo semestre, a comissão julgadora fez a análise teórica dos projetos inscritos. As provas de campo com os aviões radiocontrolados ocorreram entre 3 e 6 de novembro, em São José dos Campos.

Formada por 35 estudantes matriculados em todos os semestres dos cursos de engenharia da EESC-USP, a delegação foi campeã com a aeronave Alpha, na categoria regular, e com a Charlie, na avançada. O terceiro avião projetado em São Carlos, o Bravo, ficou com o sétimo lugar na modalidade micro. Do grupo de vencedores da USP, 20 deles viajarão em abril para a cidade de Lakeland, na Flórida (Estados Unidos), para disputar a etapa internacional da competição.

Desafio

Organizado pela seção regional São José dos Campos da SAE Brasil, o concurso anual visa a promover o intercâmbio de técnicas e de conhecimentos aeronáuticos entre estudantes e futuros profissionais da engenharia da mobilidade. “O estudante tem o desafio de gerir o projeto de um avião em todos os seus aspectos, da gestão administrativo-financeira do projeto à inovação”, observa o presidente da SAE Brasil, Frank Sowade.

O concurso é reconhecido pelo Ministério da Educação e tem patrocínio das empresas Grupo Airbus, Altair, Boeing, Embraer, GE, Honeywell, Parker, Rolls-Royce, Saab e United Technologies. Recebe também apoio da ADC Embraer, Departamento de Ciência e Tecnologia Aeroespacial (DCTA), Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA), Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação (MCTI) e prefeitura de São José dos Campos.

Retrospecto

“A primeira participação da EESC-USP na competição foi em 1998”, conta Lorhan Coelho, estudante do terceiro ano de engenharia aeronáutica e um dos vitoriosos desse ano. Ele destaca o fato de a instituição paulista ser a maior vencedora da competição, com 13 títulos nacionais e cinco internacionais. O segredo do retrospecto favorável, explica, inclui a construção, ano após ano, de um banco de dados compartilhado com as informações de todos os projetos de aviões construídos exclusivamente para a disputa.

Quando ingressa na EESC-USP, o calouro é estimulado a participar da competição por colegas de outros semestres. Todo ano, o regulamento do concurso muda e introduz novas dificuldades. Na mais recente edição, informa Lorhan, uma das propostas era projetar um avião com formato capaz de ser encaixado dentro de um cone e também fazer as tarefas previstas – decolagem, voo e aterrissagem – com o máximo de segurança e eficiência. “A competição é contagiante, fortalece o trabalho em equipe e incentiva a busca de soluções por conta própria. Ninguém reclama de dedicar várias noites e fins de semana aos nossos aviões campeões”, relata, orgulhoso.

Mérito

De acordo com o professor Álvaro Martins Abdalla, do Departamento de Engenharia Aeronáutica, a EESC-USP incentiva a participação dos estudantes na competição, por considerá-la uma atividade extracurricular capaz de fortalecer o aprendizado. Além disso, propõe desafios reais a serem superados, isto é, apresenta aos competidores questões muitos semelhantes às existentes no mercado de trabalho em temas sobre aviação, engenharia e áreas correlatas.

“Cedemos instalações, oficinas, túnel de vento, softwares e oferecemos apoios de diversos tipos aos estudantes. O corpo docente da EESC-USP, porém, tem por política não interferir nos projetos dos alunos”, revela. “Na verdade, em 18 anos, eles nunca nos pediram auxílio. Apenas trocam impressões. O mérito do bom desempenho na SAE Brasil Aerodesign Competition é dos estudantes, por conseguirem conciliar suas atividades acadêmicas regulares, que são muitas, com a competição”, conclui.

Os campeões de 2016 da SAE Brasil

Posição Equipe Universidade Pontuação final
Categoria Avançada
1 EESC-USP Charlie EESC-USP 298.53
2 AeroRio Advanced PUC Rio de Janeiro 256.41
3 Car-Kará Advanced Universidade Federal do Rio Grande do Norte (RN) 161.39
Categoria Regular
1 EESC-USP Alpha EESC-USP 483.24
2 Urubus Aerodesign Universidade Estadual de Campinas (Unicamp) 423.07
3 Vai, sô! Fly!!! Universidade Federal de Minas Gerais 421.58
4 Tucano Universidade Federal de Uberlândia (MG) 419.55
5 AeroFEG Universidade Estadual Paulista (Unesp Guaratinguetá) 406.20
6 Cefast Aerodesign Cefet (MG) 394.29
7 FEI Regular Centro Universitário da FEI (SP) 373.39
8 Keep Flying Escola Politécnica da USP 368.96
Categoria Micro
1 Trem ki voa Micro Universidade Federal de São João del Rei (MG) 468.00
2 Antonov Unip Câmpus Brasília (DF) 461.88
3 FEI Micro Centro Universitário da FEI (SP) 421.82
4 Tucano Micro Universidade Federal de Uberlândia (MG) 419.20
5 Vai, sô! Fly!!! Kids Universidade Federal de Minas Gerais (MG) 395.01
6 Uirá Micro Universidade Federal de Itajubá (MG) 337.95
7 EESC-USP Bravo EESC-USP 337.86
8 Carancho Micro Universidade Federal de Santa Maria (RS) 303.47

(Fonte: SAE Brasil)

Serviço

Competição SAE BRASIL AeroDesign
Site da equipe EESC-USP
EESC-USP

Rogério Mascia Silveira
Imprensa Oficial – Conteúdo Editorial

Reportagem publicada originalmente na página III do Poder Executivo I e II do Diário Oficial do Estado de SP do dia 01/12/2016. (PDF)

Tecnologia reproduz movimentos humanos

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Aluno da USP de São Carlos cria braço mecânico com tecnologia que capta e imita ações a distância e em tempo real; pesquisa conquistou prêmio internacional

Vinícius Fernandes, aluno do curso de Engenharia Mecatrônica, da Escola de Engenharia de São Carlos (EESC-USP), desenvolveu protótipo inédito de sensoriamento de movimentos. Laureada com prêmio internacional, a tecnologia é capaz de identificar com precisão movimentos humanos realizados em qualquer direção e intensidade – e reproduzi-los, de modo imediato e natural, em um braço robótico equipado com uma garra mecânica na ponta.

Batizada de Wearable Interface for Teleoperation of Robot Arms (WITRA), a ferramenta tem, a princípio, aplicações nas indústrias aeronáutica, automotiva e em linhas de montagem de diversos tipos de equipamentos. A garra pode ser manejada a distância, permitindo ao operador, por exemplo, levantar e transportar peças ou componentes para locais predeterminados. Ela também consegue memorizar e reproduzir sequências de movimentos.

Produzida em dez meses, a invenção foi tema do Trabalho de Conclusão de Curso (TCC) de Vinícius, de 22 anos, que está se formando. A pesquisa aborda diversos conceitos da Mecatrônica, ao mesclar técnicas das engenharias de computação, elétrica e mecânica. Ela foi desenvolvida com orientação do docente do Departamento de Engenharia Mecânica da EESC-USP, Glauco Caurin.

Simplificação

O trabalho rendeu a Vinícius o segundo lugar e um prêmio no valor de US$ 10 mil na Toradex Design Challenge, concurso mundial de desenvolvimento de componentes mistos de informática e robótica – promovido por um fabricante suíço de computadores. O estudante recebeu o cheque simbólico em solenidade realizada no mês passado, na sede da Agência USP de Inovação, na capital.

Com sensores fixados no braço, antebraço e mão do operador, o WITRA é um scanner de corpo com interface intuitiva, concebido para usuários destros ou canhotos. O dispositivo ‘vestível’ captura movimentos do ombro, cotovelo e punho e os retransmite, sem fio e em tempo real, para o braço mecânico. “A meta foi simplificar ao máximo a operação, ‘escondendo’ do usuário a programação e oferecendo-lhe total liberdade de movimentos”, explica o universitário.

Eficácia

O dispositivo possibilita a criação de padrões recomendados para a execução de uma tarefa específica. Como exemplos, Vinícius cita a inclinação e a pressão ideal para a aplicação de um ponto de solda em uma chapa ou, ainda, o encaixe da fuselagem de um avião em seu corpo e mais a quantidade ideal de voltas a serem dadas na fixação de um parafuso por uma chave de fenda robótica.

“Outro conceito incorporado é o de aproveitar o talento e a perfeição humana para realizar uma tarefa com o máximo de eficácia e assim definir um padrão de execução para o procedimento – e depois usar a inteligência artificial embarcada para repeti-lo infinitamente nas linhas de montagem”, observa.

Ex-intercambista da Universidade de Nova York, o estudante Vinícius pretende patentear seu dispositivo vestível e avançar no projeto de montar uma start-up, tendo a mecatrônica como área tecnológica básica de sua empresa. Ele informa que a descrição técnica e a operação do WITRA podem ser conferidas em vídeos (em inglês) que ele mesmo apresenta no YouTube e também no site da competição (ver links em serviço).

Ilimitado

Coordenador do Laboratório de Manipulação Robótica da EESC-USP, o professor Caurin apresentou a Vinícius diversos cenários possíveis para o desenvolvimento do dispositivo vestível. Ele credita ao universitário o mérito pelo trabalho, “por sua capacidade de compreender rapidamente questões complexas e por sua habilidade para achar e propor soluções possíveis”, destacou.

Na sua avaliação, o estudo integra a nova tendência da robótica mundial cuja proposta é aumentar a segurança e produtividade dos projetos e, ao mesmo tempo, diminuir riscos para operadores, máquinas e instalações. “A maioria dos robôs funciona hoje cercada por grades, pelo fato de ‘desconhecerem’ o que há a sua volta. Assim, ao oferecer controle total ao operador, a pesquisa avança mais um passo”, esclarece.

Reabilitação

Caurin aponta mais usos para o dispositivo vestível, como a recuperação de pacientes com perdas da capacidade de movimento. O conceito da ‘fisioterapia do futuro’ é o mesmo de um jogo de videogame. Os exercícios iniciais de reabilitação com o equipamento, assim como as primeiras fases do game, são simples e a máquina auxilia a execução.

“Gradativamente, com a recuperação da capacidade muscular, os desafios para o paciente vão ficando mais complexos – a máquina deixa então de ajudar e passa a atrapalhar, como quando se deixa de usar uma tipoia ou muleta”, explica.

O professor cita mais possibilidades, como, por exemplo, aproveitar a tecnologia em robôs antibombas, neutralizar artefatos suspeitos a distância. Ou, ainda, utilizá-la em outras situações de risco – fazer reparos em altos-fornos (em siderúrgicas) ou em estruturas submarinas, como plataformas de extração de petróleo e de pré-sal, localizadas em profundidade superior a 200 metros, local impossível de ser atingido com segurança por um mergulhador.

Serviço

Wearable Interface for Teleoperation of Robot Arms (WITRA)
Toradex Design Challenge

Rogério Mascia Silveira
Imprensa Oficial – Conteúdo Editorial

Reportagem publicada originalmente na página III do Poder Executivo I e II do Diário Oficial do Estado de SP do dia 01/07/2015. (PDF)

Brasil ganha rede nacional de institutos de ciência e tecnologia de ponta

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A nova rede vai reunir as universidades estaduais paulistas, centros de pesquisa, instituições nacionais e internacionais, em busca de conhecimento e aprimoramento tecnológico

Com o objetivo de produzir conhecimento e inovação em áreas estratégicas, o Brasil dá os primeiros passos na formação de institutos nacionais de ciência e tecnologia. A nova rede congrega as universidades estaduais paulistas (USP, Unesp e Unicamp) e de outros Estados, instituições federais, agências de fomento e centros de pesquisa de todo o Brasil.

Essas redes vão contribuir para a formação de profissionais qualificados para atuar no meio acadêmico e no mercado. O Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), órgão do Ministério da Ciência e Tecnologia (MCT), está investindo R$ 600 milhões no projeto.

A iniciativa substitui os antigos institutos do milênio e até agora foram criadas 112 novas unidades no País: 37 no Estado de São Paulo. Áreas estratégicas para o território nacional, como informática, comunicação, saúde, biotecnologia, meteorologia, nanotecnologia, petróleo, gás, biocombustível, espacial, nuclear, biodiversidade, recursos naturais e desenvolvimento social e agropecuário são o foco imediato da iniciativa.

Nos institutos paulistas, a Fundação de Amparo à Pesquisa (Fapesp) financiou metade do investimento e é parceira do CNPq na rede nacional, que reúne docentes da USP, Unesp e Unicamp. A USP foi o centro acadêmico que mais recebeu institutos até agora. No total são 17, quatro deles instalados no campus de São Carlos.

Grupos internacionais

Um dos destaques é o Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia na área de Sistemas Embarcados Críticos (INCT-SEC). Sediado no Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação (ICMC) da USP São Carlos, o grupo de pesquisa foi idealizado em novembro de 2008 e reúne desde sua fundação, no mês de março, cem cientistas de universidades estaduais como USP, Unesp, PUC-RS e Maringá- PR e federais (do Amazonas, de Goiás e de São Carlos).

A coordenação dos trabalhos do INCT-SEC é do professor José Carlos Maldonado, vice-diretor do ICMC. Recém-criado, já tem parcerias firmadas com a Empresa Brasileira de Aeronáutica (Embraer), a Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (Embrapa) e acordos de cooperação científica com o Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (Inpe) e o Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA).

Até 2011, o instituto receberá R$ 4,5 milhões. Os primeiros resultados do trabalho do INCT-SEC estão previstos para o final de 2010. A proposta principal é aprofundar estudos nos chamados sistemas embarcados críticos no Brasil, firmar parcerias com grupos internacionais e dar continuidade a pesquisas em andamento no ICMC, como as experiências com veículos autônomos (aéreos e terrestres).

A primeira atividade do INCT-SEC foi um workshop realizado em abril, em São Carlos. O grupo de pesquisa está instalado nas dependências do ICMC, mas em 2012 mudará para a sede definitiva, a ser construída no Parque Ecotecnológico de São Carlos.

Cooperação alemã

O professor Dieter Rombach, diretor da área de tecnologia da informação do Instituto Fraunhofer (Alemanha), visitou São Carlos na primeira quinzena de março. Na oportunidade, conheceu as pesquisas do ICMC com sistemas embarcados críticos em veículos autônomos e anunciou, para breve, parceria com o INCT-SEC.

“Em Salvador (BA), o governo estadual aportou recursos para criar um Centro Fraunhofer na Universidade Federal da Bahia (UFBA)”, informa o professor José Carlos Maldonado. “E há forte possibilidade de se instalar uma unidade também em São Carlos”, completou o docente do ICMC, que é também presidente da Sociedade Brasileira de Computação.

O Instituto Fraunhofer foi criado em 1949. Voltado à inovação, aproxima a universidade da indústria e procura transformar o conhecimento produzido no meio acadêmico em novos serviços e produtos. A meta é conferir impacto social ao investimento feito em ciência e gerar renda e empregos para a sociedade.

No modelo de parceria proposto, o grupo europeu aporta o mesmo valor que o governo e as empresas locais nos projetos de pesquisa. Cada posto montado fora da matriz alemã tem prazo de três anos para atingir as metas. Após esse período, se a iniciativa for bem-sucedida será finalmente constituída a filial do Fraunhofer e termina o aporte estrangeiro de dinheiro na unidade, que passa a operar com recursos próprios.

No momento, o INCT-SEC procura parceiros para financiar o escritório do Fraunhofer em São Carlos. A verba a ser investida poderá vir de agências de fomento, empresas e governos municipal, estadual ou federal. “A expectativa é repetir no Brasil a experiência norte-americana: uma rede de Centros Fraunhofer bem-sucedida”, destaca o professor.

Inteligência artificial

A proposta principal dos sistemas críticos embarcados é comandar veículos (avião, carro, submarino, satélite e balão) e dispositivos eletroeletrônicos embarcados, como telefone celular, videogame, equipamentos médicos e de monitoramento remoto. Podem inclusive integrar eletrodomésticos e componentes de alta tecnologia.

Os sistemas críticos embarcados são soluções completas de informática. Incluem o projeto e o design dos componentes de hardware (placas, circuitos, dispositivos autônomos) e o desenvolvimento dos softwares (programas de computador) próprios. São capazes de tomar decisões e executar tarefas a partir de conceitos de inteligência artificial.

Os testes com os sistemas são feitos com protótipos (modelo construído em escala menor para reduzir custos e riscos). Os dois mais avançados do INCT-SEC surgiram de pesquisas do ICMC: um veículo aéreo não tripulado (Vant), projeto cuja tecnologia foi repassada à indústria e transformado em aplicação comercial e um veículo terrestre autônomo, ainda em fase de desenvolvimento.

O estudo com o Vant começou em 1999, por iniciativa do professor Onofre Trindade Junior. O avião integrou o antigo Projeto Arara (Aeronaves de Reconhecimento Assistidas por Rádio e Autônomas), parceria da USP com a Embrapa finalizada em 2005.

Ajuda do céu

Hoje, o avião tem patentes depositadas e é comercializado. Funciona sem piloto e tripulação e se orienta por satélite (GPS). Tem custo de R$ 90 mil, fotografa e filma áreas rurais em tempo real e oferece imagens em alta resolução. Voa de modo autônomo a partir de rotas predefinidas e também pode ser controlado como aeromodelo (via rádio).

O Vant é movido a gasolina de aviação convencional e pode voar até duas horas sem reabastecer. No modo autônomo é possível programar altitude, percurso e área a ser sobrevoada e fotografada.

Caso o avião atravesse uma zona de turbulência e se desvie da rota original prevista, o sistema embarcado que comanda a aeronave se orienta pelo GPS e corrige automaticamente a trajetória. É o mesmo princípio usado por mísseis teleguiados para atingir alvos intercontinentais. No voo com rota programada, o avião é calibrado para desempenhar tarefas específicas, como, por exemplo, sobrevoar e mapear plantações.

Suas imagens possibilitam ao produtor identificar quaisquer objetos entre a aeronave e o solo. E, ainda, verificar a presença de pragas, espécies invasoras, e se alguma planta cresce abaixo do padrão esperado.

A informação vinda dos céus auxilia o produtor a traçar diagnóstico preciso de seus campos e permite economizar recursos com fertilizantes e defensivos. O avião já foi usado com sucesso em lavouras de milho e soja e pode ser adaptado para atuar com outras culturas e diferentes missões.

Preservação ambiental

A decolagem do Vant é feita a partir de um carro em movimento. A aeronave fica posicionada numa base afixada na capota e, quando o veículo terrestre atinge a velocidade de 60 quilômetros por hora, um sensor especial no nariz do avião inicia a decolagem.

A autonomia de voo é de até três horas. Se for necessário o avião pode carregar até 12 quilos de peso e aterrissar com paraquedas no meio da plantação. Seu sistema de navegação inclui base que acompanha o voo e recebe em tempo real as imagens e demais dados transmitidos.

A tecnologia dos sistemas embarcados críticos do Vant foi patenteada e repassada para a AGX Tecnologia, empresa parceira sediada em São Carlos. De acordo com Luciano Néris, ex-estudante do ICMC e gerente de projetos da AGX, a aeronave recebeu o nome comercial de AGplane e está disponível para venda ou aluguel (interessados devem acessar o site da empresa – ver serviço).

“As possibilidades de monitoramento aéreo rural e urbano são muitas. A Marinha brasileira já o utiliza em exercícios de treinamento de tiro, mas é possível também fiscalizar e vigiar áreas de preservação ambiental, fronteiras e mapear recursos hídricos, geológicos e ecológicos”, informa Néris.

O Vant desenvolvido na USP tem custo de fabricação menor que os aviões convencionais que geram imagens aéreas. Outras vantagens: voar em baixas altitudes e em espaços reduzidos; e dispensar pista especial para pousar e decolar – o procedimento pode ser feito em qualquer estrada de terra. “E por não ser tripulado tem potencial de poupar a vida de pilotos em regiões de selva fechada e sujeitas à artilharia”, destaca.

Carro autônomo tem várias aplicações

Os professores Denis Wolf, Eduardo Simões e Fernando Osório são os responsáveis pelo protótipo dos veículos terrestres autônomos em desenvolvimento no ICMC. Elétrico e equipado com sensores capazes de identificar obstáculos e mapear todo o terreno ao redor com imagens tridimensionais, o veículo se desloca por todas as direções sem choques ou capotamentos.

A pesquisa foi iniciada no começo de 2009 e tem parceria de professores de Mecatrônica da Escola de Engenharia (EESC) da USP São Carlos e da Politécnica. O protótipo custou R$ 40 mil e os resultados obtidos ainda são preliminares, porém suficientes para atrair o interesse de uma montadora de carros instalada no Brasil.

A multinacional está firmando parceria com a USP de São Carlos, por meio da EESC, e doou um carro top de linha. O veículo será usado nas pesquisas desenvolvidas em parceria com os professores da EESC, do ICMC e demais pesquisadores do INCT-SEC.

Outras perspectivas de uso são adaptar os sistemas de controle inteligentes dos veículos terrestres para desenvolver uma cadeira de rodas inteligente à prova de quedas e de colisões e capaz de receber comandos de voz. Também se cogita utilizar essa tecnologia como robô, para orientar o trânsito de pedestres e carros em cruzamentos de ruas e avenidas.

Por fim, há a possibilidade de uso militar. A ideia é reaproveitar o sistema embarcado usado no carro para equipar um robô antiminas, capaz de transitar em campos com explosivos, detectar e desarmar armamentos. O objetivo é usá-lo em países assolados por conflitos. Em Angola, por exemplo, mesmo com a guerra civil terminada, a população ainda é ameaçada pelas minas enterradas na época da guerra.

Serviço

ICMC-USP
AGX Tecnologia

Rogério Mascia Silveira
Da Agência Imprensa Oficial

Reportagem publicada originalmente nas páginas II e III do Poder Executivo I e II do Diário Oficial do Estado de SP do dia 20/05/2009. (PDF)