O Que É Um Drone E Como Funciona?

Os drones são gadgets que vem se popularizando cada vez mais, fazendo com que tecnologias avançadas sejam mais acessíveis para mais pessoas.

Nos dias de hoje, o mercado de acessórios de tecnologia está repleto de drones e com hardwares cada vez melhores, com direito até mesmo a câmeras em qualidade 4K.

Mas nem sempre foi assim, afinal o drone surgiu primeiramente como um artigo de uso militar e usava tecnologias excessivamente caras e nada acessíveis. Inicialmente, o drone ou VANT (veículo aéreo não tripulado) era utilizado para o reconhecimento de território inimigo, por exemplo, pois conseguia captar um espaço muito maior.

O Que É Um Drone E Como Funciona?

É justo dizer que existem muitos drones militares e que são usados para fazer movimentos de guerra, entretanto, esses aparelhos não tem nada a ver com os drones que vamos dar foco em nossa matéria.

A popularização dos drones pode ser considerada uma verdadeira revolução. Com a constante evolução desses produtos, surgiram novas aplicabilidades para os mesmos. Empresas de renome mundial já utilizam drones para fazer entregas, ganhando agilidade considerável e fazendo com que a encomenda chegue ao consumidor final de uma forma muito mais barata.

Um drone pode ser utilizado para diversas funcionalidades, além de ser utilizado para facilitar uma série de trabalhos, essas mini-aeronaves são ótimas opções de entretenimento. Ao comprar um drone, você poderá aproveitar a sensação de pilotar uma pequena aeronave e de quebra ainda pode realizar diversas gravações em lindas imagens panorâmicas.

Como a popularização dos drones é algo relativamente recente, vamos elaborar um pequeno guia, para que você conheça um pouco melhor as tecnologias empregadas para o desenvolvimento desses dispositivos e como escolher o melhor drone possível. De quebra, vamos indicar três modelos, um drone de entrada, um modelo intermediári e um drone top de linha.

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Caso tenha alguma dúvida ou já utiliza as funcionalidades dos drones, compartilhe a sua experiência com esses aparelhos na área de comentários!

Drones: principais características e qual modelo escolher

Primeiramente vamos apresentar as principais tecnologias apresentadas pelos drones domésticos e como esses produtos surgiram como um dos mais desejados gadgets da atualidade.

Como os drones surgiram?

Os drones domésticos surgiram como uma evolução dos drones militares, que são armas de guerra utilizadas desde a década de 60.

O uso dos drones em um ambiente de guerra é bem diferente daquela que é empregada para os drones de uso doméstico. Mas é justo dizer que a tecnologia militar contribuiu de forma considerável para fazer com que os drones domésticos finalmente pudessem virar realidade nos dias de hoje.

O Que É Um Drone E Como Funciona?

Antes de tudo, precisamos saber exatamente: o que é um drone? O drone é uma pequena aeronave, mas diferente dos helicópteros e aviões, o drone não é tripulado. O controle dos drones é feito remotamente, através de algum outro dispositivo, como no caso dos smartphones ou tablets.

No Brasil, cresce cada vez mais a procura por esses dispositivos, dessa forma, o mercado de drones também cresce de forma vertiginosa. Fica cada vez mais fácil adquirir esses dispositivos, principalmente porque o preço dos drones está diminuindo consideravelmente.

O primeiro uso empregado para os drones foi para o meio militar, como já mencionamos. Esses produtos eram utilizados principalmente para realizar o reconhecimento de campo inimigos e os modelos mais sofisticados são capazes de carregar um verdadeiro arsenal de guerra consigo.

As constantes atualizações das tecnologias do desenvolvimento de um drone fazem com que seja possível utilizar essas pequenas aeronaves para diversas outras finalidades.

Um drone pode ser utilizado nas seguintes tarefas:

  • Captura de imagens aéreas: o drone pode ser muito bem utilizado para capturar imagens onde o ser humano não pode pisar. Por exemplo: algum tempo atrás o Japão sofreu um grave acidente nuclear, na usina de Fukushima. Para avaliar os estragos nos reatores e começar um plano de ação para que a catástrofe não fosse ainda maior, os japoneses utilizaram um drone para capturar imagens do local, evitando assim que qualquer ser humano entrasse em contato com um ambiente radioativo;
  • Monitoramento de fenômenos naturais: os drones podem ser utilizados em diversas funcionalidades, fazendo com que o produto seja utilizado nas mais diferentes situações. Outra funcionalidade na qual os drones podem ser utilizados é o monitoramento de furacões. Recentemente, um grupo de cientistas da Flórida desenvolveu um drone para ser lançado em direção aos furacões. Vale ressaltar que o drone era extremamente resistente, que conseguia aguentar o tranco. Isso possibilitou a captura de imagens jamais vistas anteriormente, o que ajudou de forma considerável no estudo de furacões e outros fenômenos naturais, Espera-se que seja possível utilizar os drones para o monitoramento de outros eventos naturais, permitido um estudo aprofundado da natureza como nunca visto anteriormente;
  • Ajuda humanitária: um belo exemplo de utilização dos drones é usar esses aparelhos para a ajuda humanitária. Os drones podem levar medicamentos e comida até lugares hostis e de difícil acesso; 
  • Resgate: com a constante evolução dos drones, já surgem modelos voltados para serem utilizados em salvamentos e resgates. O Gimball, um drone premiado internacionalmente, é um drone completamente revestido de com uma espécie de gaiola, que permite que ele esquive de obstáculos durante o vôo. O design do modelo foi inspirado em insetos, possuindo sensor de temperaturas, GPS, câmeras e grande resistência. Isso faz com que seja possível utilizar o produto em ambientes

O Que É Um Drone E Como Funciona?

Quais são as principais partes de um drone?

Existem vários modelos de drones comercializados atualmente. Mas mesmo com essa grande variedade e opções, ainda é possível destacar algumas particularidades presentes nesses produtos. Vamos agora destacar quais são as principais características que estão disponíveis em um drone.

Aeronave: é o drone propriamente dito.

Gimbal: esse é o sistema de estabilização da câmera presente no drone e que permite a melhor captura de imagens, mesmo quando o drone se movimenta repentinamente. A aeronave pode se movimentar o tanto que for necessário, voando pelos ares, se movimentando e capturando imagens extremamente estáveis.

No modelos mais recentes de drones, o piloto consegue controlar a inclinação da câmera, fazendo com que a captura de imagens aconteça da melhor forma possível, com possibilidades de captura jamais vistas anteriormente.

O gimbal é um item extremamente necessário em um drone, afinal ele é o principal responsável em garantir a captura de imagens estáveis em uma altura considerável.

Hélices: são as responsáveis por fazer o drone voar.

Os engenheiros desenvolvem hélices cada vez melhores, para que o drone quebre a resistência do ar sem precisar perder nos quesitos velocidade ou ganho de altura.

Assim como nos helicópteros, as hélices é que são as peças essenciais durante o vôo da aeronave. Sem elas, não seria possível fazer com que o gadget voasse tão bem pelos ares.

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Câmera: muitos dos primeiros drones domésticos precisavam de uma câmera auxiliar (geralmente uma GoPro) para a captura de imagens. Entretanto, os modelos mais recentes já apresentam eficientes câmeras, sem a necessidade de utilizar dispositivos auxiliares. O gimbal faz com que a câmera fique completamente estável durante a utilização do drone.

O drone irá permitir o registro completo de paisagens e demais imagens, através de fotos e vídeos de alto padrão. Com uma câmera estável, o usuário consegue ter mais qualidade na hora de capturar imagens. As câmeras presentes nos drones são otimizadas em diversos aspectos, em que muitas delas são capazes de registrar imagens até na qualidade 4K com 120 fps.

Aplicativo móvel: muitas das fabricantes de drones disponibilizam apps para serem utilizados em tablets e smartphones.

Essa ferramenta permite que o controle do drone aconteça junto com o seu celular, por exemplo.

Será possível visualizar diretamente na tela do seu dispositivo móvel, quais são as imagens que estão sendo capturadas pelo drone, fazendo com que o uso da aeronave doméstica fique ainda mais fácil e prático.

Esses são basicamente os principais componentes de um drone, que trabalham em conjunto para proporcionar a melhor experiência possível.

 Leis regulamentadoras

Dependendo do país, é bem complicado colocar o drone nos ares. Alguns distritos dos Estados Unidos, por exemplo, apresentam leis bem rigorosas em relação aos drones, fazendo com que seja necessário conhecer as leis do local para fazer com que a sua brincadeira não cause algum tipo de dor de cabeça.

No Brasil, as leis para pilotar um drone são bem brandas. Mas é necessário seguir algumas regras importantes. É terminantemente proibido fazer um drone voar sobre outras pessoas, respeitando a distância de 30 metros, ao menos que tenham lhe dado autorização para tal ato.

Para pilotar um drone de grande porte (com mais de 25 kg) é exigida uma habilitação especial, bem como se o piloto usar um drone com menos de 25 kg mas que pode voar acima de 400 pés (cerca de 121 metros) também será necessário uma habilitação especial.

Ainda é válido destacar que para qualquer tipo de drone é exigido que o piloto tenha mais de 18 anos.

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O Que É Um Drone E Como Funciona?

A lei brasileira praticamente acaba com as chances das entregas serem feitas com o auxílio de drones, afinal fica proibido fazer essas aeronaves sobrevoarem por cima de pessoas que não deram autorização para tal.

É justo destacar que o mercado de drones é extremamente recente, então as leis regulamentadoras desses dispositivos ainda estão engatinhando.

É bem provável que as leis regulamentadoras das pequenas aeronaves passe por mudanças consideráveis daqui alguns anos.

Como fazer um drone voar?

Ao comprar o drone, você pode se perguntar: e agora como eu faço isso voar?

Primeiramente, será necessário utilizar um aplicativo para que você consiga controlar o seu drone com o auxílio do smartphone.

Por exemplo, se você comprar um drone DJI, basta ir até a sua loja de aplicativos, para realizar o download do app e controlar o seu drone da melhor forma possível. Dessa forma, será possível melhorar ainda mais as possibilidades de utilização do seu drone, controlando a pequena aeronave pelos ares da melhor forma possível.

O Que É Um Drone E Como Funciona?

Saiba como funcionam os drones

Você já deve ter visto um drone em ação ou já assistiu a imagens feitas por um aparelho desses. Eles passaram a compor o céu brasileiro há alguns anos e são cada vez mais usados para fins comerciais, científicos e de lazer.

Drone é, na verdade, um tipo de VANT (Veículo Aéreo Não Tripulado) mais usados para recreação. De acordo com a legislação brasileira, os drones são classificados como aeromodelos, assim como pequenos aviões e helicópteros que participam até de competições.

Os drones, no entanto, são mais “inteligentes”, pois envolvem mais robótica na constituição e tem mais autonomia de operação.

A variedade de tipos de drones é grande. Alguns modelos lembram réplicas de jatos e os mais comuns possuem duas ou quatro hélices. Há também drones com até oito hélices, que usam combustível de verdade para voar.

O Que É Um Drone E Como Funciona?Imagem: http://www.lemondrone.com

A ideia de fazer artefatos voadores que não carregam tripulantes é antiga. As primeiras aplicações de VANTs foram com balões e pipas. Depois foram desenvolvidas tecnologias, usadas por americanos e europeus em guerras.

A palavra drone vem do inglês e significa zangão, o macho das abelhas. Como a maioria dos drones usa hélice para voar, o nome faz sentido por causa do zumbido que emitem.

Como funcionam os drones?

Os drones são, geralmente, bem leves. Maior parte da composição é de fibra de carbono, sendo algumas estruturas de plástico e metal.

Eles são guiados por controle remoto ou automaticamente por computador. Os controladores podem ser manetes, smartphones ou tablets e permite decolagem, operação e aterrissagem.

Pequenos motores elétricos giram as hélices que dão sustentação ao dispositivo, um princípio muito parecido com helicópteros. Os drones têm bateria removível que fornece, em média, 10 minutos de tempo de voo.

Muitos fabricantes vendem baterias extras, sendo possível obter até 25 minutos de voo.  Porém, uma bateria mais poderosa significa mais peso para o drone.

O Que É Um Drone E Como Funciona?Foto: Richard Unten/Flickr

Os controladores se comunicam com o drone por ondas de rádio ou via wifi. Na fuselagem do aparelho há um “cérebro” microcontrolador que contém os sistemas de navegação e controle. Nesse circuito, geralmente, há chip de GPS, que permite navegação precisa e voo mais livre. Usando posições de localização via satélite, é possível traçar previamente um trajeto para o drone.

O Que É Um Drone E Como Funciona?Como é um drone por dentro. Foto: Peter Linehan/Flickr

Na mesma placa há um computador que recebe as instruções de navegação (por meio de sensores) em caso de controle manual e as transmite para os motores, aumentando ou diminuindo a aceleração das hélices e a altitude.

Os drones são programados para pousar lentamente, pois um pouso rápido pode levar à queda, assim como ocorre com os helicópteros.

Para que são usados os drones?

Como já dissemos, os drones podem ser usados como brinquedos, apenas para o prazer de controlar o objetivo no ar. No entanto, os VANTs são úteis para centenas de atividades diferentes.

Na agropecuária, ajudam a espalhar pesticidas sobre campos de cultivo, sinalizar quais frutas estão prontas para colheita, contar boiadas, buscar animais perdidos, além de encontrar áreas de incêndio.

Na área da segurança, são muito usados para vigilância. Podem monitorar áreas perigosas durante operações policiais e dos Exércitos, controlar o movimento de multidões, vigiar costas e fronteiras.

O Que É Um Drone E Como Funciona?Imagem de drone da Lagoa Rodrigo de Freitas, no Rio de Janeiro. Foto: Joao Paulo Lages/Flickr

Algumas prefeituras brasileiras usam os drones para identificar áreas de criadouros do mosquito da dengue. Há casas em que não se pode entrar para verificar a situação de limpeza, portanto, agentes de saúde usam drones.

O Que É Um Drone E Como Funciona?Foto: Peter Linehan/Flickr

Algumas empresas já estão testando o uso de drone para transporte de pequenos objetos e encomendas. É uma espécie de delivery dos ares.

Os engenheiros civis também usam drones para vistorias de grandes áreas construídas ou de difícil acesso.

Órgãos ambientais podem observar grupos de animais selvagens como, por exemplo, no México em que os equipamentos vigiam/protegem a desova de tartarugas em praias. Drones também monitoram o nível de água em rios e represas para indicar risco de baixo volume.

A arte também se beneficia dos drones, porque produzem imagens (fotos e vídeos) quase impossíveis de serem feitas pelo homem sem ajuda de tecnologia. São ângulos inalcançáveis que geram imagens lindas.

O Que É Um Drone E Como Funciona?Imagem de drone da Praia Jan Thiel na ilha de Curaçao, que fica no Caribe. Foto: Dronepicr/Flickr

Fontes das informações: This Is How Drones Work e dissertação de mestrado VANTS para sensoriamento remoto: aplicabilidade na avaliação e monitoramento de impactos ambientais causados por acidentes com cargas perigosas.

Saiba como funciona o uso de Drones na coleta de dados topográficos

Drones e VANTs estão sendo cada vez mais utilizados na coleta de dados topográficos, devido a inúmeras vantagens que oferecem quando comparados com a coleta de dados tradicional.

Neste post, vamos explicar como funciona essa nova forma de levantamento topográfico e quais são as principais vantagens do uso de drones e VANTs. Continue a leitura e fique por dentro do assunto!

O que é levantamento topográfico?

É o processo que visa obter informações da topografia de um terreno, com objetivo de elaborar uma representação gráfica que descreva fielmente o modelo desse terreno.

Essa representação deve apresentar uma série de informações, como curvas de nível, bem como em que pontos existem construções, árvores, aterros, taludes, entre outros.

O levantamento topográfico é feito por meio da coleta de dados utilizando Estações Totais, GPS, Laser Scanner, Drones ou VANTs. Ultimamente, devido a diversos benefícios, esses levantamentos têm sido feitos, em sua maioria, por meio de drones e VANTs.

Após a realização da coleta de dados, as imagens e informações do terreno são transferidas a um software que elabora uma representação gráfica, formando imagens, mapas e modelos 3D do terreno.

O que são Drones e VANTs?

Para entender melhor o que são drones e VANTs, você precisa saber que eles não são a mesma coisa. Os drones são aeromodelos que podem ser usados para fins recreativos e profissionais. Mas também pode ser considerado um veículo aéreo não tripulado- VANT. 

Os VANTs são veículos aéreos não tripulados, ou seja, operam sem piloto a bordo e com carga útil embarcada, assim como os drones profissionais, eles não têm fim recreativo em momento algum.

Como é feita a coleta de dados topográficos?

Mesmo quando a coleta de dados é feita com auxílio de drones e VANTs, existe a etapa de instalação de pontos de controle em solo. Esses pontos são distribuídos ao longo de toda a área e neles são obtidas coordenadas com GPS.

Após isso, o drone ou VANT faz imagens da área a ser levantada. Essas imagens serão transferidas para um computador e depois para softwares especializados em transformá-las em mapas.

Vale ressaltar que a coleta de dados topográficos para a criação ou coleta de ponto de controle pode ser feita por meio de quatro métodos de pesquisa: método estático, rápido-estático, Stop and Go e cinemático. Conheça as características de cada um deles adiante.

Método estático

É caracterizado pelo tempo de posicionamento maior que 20 minutos e é utilizado quando a área apresenta obstruções.

Método rápido-estático

É caracterizado pelo tempo de posicionamento inferior a 20 minutos e também é utilizado em áreas que apresentam obstruções.

Método Stop and Go

É indicado para áreas que não apresentam obstruções e, por isso, apresenta tempo de posicionamento reduzido. O tempo de posicionamento mínimo de inicialização nesse método é de cinco minutos.

Método cinemático

É indicado para o levantamento de áreas não obstruídas, como estradas e córregos. Nesse método, o receptor está em movimento constante, durante todo o percurso.

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O Que É Um Drone E Como Funciona?

Por que os drones e os VANTs têm sido utilizados na coleta de dados topográficos?

São inúmeras as vantagens de usar drones e VANTs durante a coleta de dados topográficos. Algumas delas são:

Imagens de alta qualidade

Os drones e VANTs são muito utilizados para a captação de imagens e informações topográficas, uma vez que podem ser equipados com câmeras especiais capazes de coletar imagens de alta definição de uma grande área, em poucos minutos.

Menor prazo

Algumas áreas apresentam difícil acesso ou são muito extensas. Por isso, na maioria das situações, se uma mesma área fosse levantada por estação total ou GPS, poderia levar dias ou até semanas. Porém, ao usar drones e VANTs, o mesmo levantamento leva minutos ou dias.

Menor custo

Além de proporcionar informações rápidas e de fácil uso, o drone ou o VANT não exigem grandes equipes, já que podem ser lançados e controlados por uma única pessoa, reduzindo os custos e aumentando a produtividade.

Alcance a lugares de difícil acesso

Os drones e VANTs são excelentes para locais de difícil acesso e áreas grandes e com muitos elementos, como construções e taludes.

Por esse motivo, drones têm sido muito utilizados para mapeamento de cidades, acompanhamento da evolução de obras, monitoramento de fronteiras, rastreamento de áreas que sofreram catástrofes, entre outras.

Alta precisão

Uma vez que apresentam imagens de alta qualidade e resolução, as informações coletadas pelos Drones são muito precisas.

Para obter informações precisas, além da qualidade das imagens é preciso pontos de controle terrestres coletados de forma correta.

São registrados volumes de terra, possíveis erosões, taludes existentes, curvas de níveis, construções existentes e locais que apresentam vegetação.

Além disso, também podem ser utilizados outros sensores que captam diversos tipos de informação, como, por exemplo, os sensores termais, que podem realizar inspeções em equipamentos e estruturas.

Captura de todas as informações necessárias

  • Conforme observamos anteriormente, os drones captam diversas informações, que vão desde curvas de nível a desastres naturais.
  • Por sua facilidade de acesso a diversas áreas e pela capacidade de capturar muitas imagens em alta definição, os drones são capazes de coletar quase todas as informações necessárias em um levantamento topográfico.
  • Eles também podem gerar um levantamento mais detalhado que o convencional, pois são capazes de coletar maior quantidade de pontos.

Quais são as etapas necessárias para coletar dados com drones e VANTs?

Utilizar drones e VANTs para a coleta de dados requer alguns cuidados. Primeiramente, para uso profissional, é necessário solicitar autorização de voo para o local de trabalho. Após isso, é importante preparar o plano de voo.

Esse plano, que pode ser feito por meio do software do drone e do VANT, deve cobrir toda a área a ser levantada, bem como contemplar os pontos de controle em solo realizados anteriormente. Nesse momento, é importante confirmar os locais de decolagem e pouso.

Após isso, eles podem ser lançados. O voo deve ser acompanhado em tempo real pelo piloto, por meio do notebook, tablet ou smartphone. Vale lembrar que no Brasil não é permitido o voo sem controle por pilotos.

Após a finalização da captura de imagens em toda a área compreendida pelo plano de voo, as imagens da câmera são descarregadas em um computador e utilizadas pelo software que produz as representações gráficas desejadas.

Agora que você já conhece todas as etapas e vantagens da coleta de dados topográficos realizada com drones e VANTs, aproveite a visita para assinar a nossa newsletter. Assim, você vai receber todas as nossas informações e novidades em sua caixa de entrada!

Como o drone voa? Entenda equilíbrio de forças que o mantém parado no ar

Para quem cresceu achando carrinhos de controle remoto algo supermaneiro, ver um drone em ação é quase uma experiência mágica. Seja pela suavidade com a qual ele se move ou a infinidade de aplicações —que vão desde a diversão até usos logísticos—, esses aparelhos despertam a curiosidade de muita gente.

E aí fica dúvida: como eles funcionam? E como eles podem ser controlados por longas distâncias sem perder a estabilidade no ar? Aqui, consideramos os drones de uso civil, que se dividem em quatro categorias básicas de acordo com o número de rotores: tricópteros, quadricópteros, hexacópteros e octacópteros.

Para a explicação abaixo, usaremos os quadricópteros como referência, que são os tipos mais comuns à venda. Eles contam com quatro rotores (chamados popularmente de hélices).

O princípio básico de funcionamento de um drone envolve equilíbrio. Enquanto dois desses rotores giram no sentido horário, outros dois giram no sentido anti-horário. Desta forma, há uma compensação de forças que evita que o drone gire descontroladamente ao redor do seu eixo vertical.

É preciso uma condição para levantar voo: a força de empuxo gerada pelos rotores ao empurrarem o ar para baixo e, por consequência, serem empurrados para cima. Essa força precisa ser maior do que a da gravidade.

Uma vez no ar, o aparelho se mantém em parado enquanto o empuxo gerado se mantiver em equilíbrio com a gravidade. Os movimentos também são controlados pela velocidade dos rotores. Para ir para frente, por exemplo, os rotores da traseira aumentam sua velocidade, enquanto os da frente diminuem, inclinando levemente o aparelho para que ele se movimente.

Situação similar ocorre quando comandamos o drone para trás, para os lados ou para que ele gire ao redor de seu eixo vertical.

Além dos rotores —movimentados por motores elétricos— os drones contam com outros sistemas básicos. É preciso ter uma bateria, geralmente de íons de lítio (do mesmo material das dos smartphones) e sensores como altímetros e acelerômetros. Eles medem variáveis como altitude e velocidade e também colhem informações enviadas aos circuitos de controle no corpo do drone.

Há também tem um receptor de rádio que permite a integração entre o controle remoto do usuário e as ações do veículo.

Como os drones se mantém equilibrados mesmo quando há vento?

Aqui, o mérito é dos circuitos de controle. Ao receberem dados dos sensores presentes no corpo do drone, esses circuitos conseguem ter uma “visão” da situação e mudar a rotação dos rotores para compensar a ação de forças externas.

Qual é a velocidade máxima de um drone?

Isso, claro, varia de acordo com o tipo de drone. Modelos “de brinquedo” podem voar a cerca de 20 km/h, enquanto variações para uso profissional podem passar dos 60 km/h. Há ainda drones de competição, com recorde de velocidade, segundo o Livro Guinness dos Recordes, de 263,12 km/h, alcançado em 2017.

Drones podem sofrer interferência?

Como os drones usam ondas de rádio para se comunicar com o controle em terra, eles estão sujeitos sim a interferências de origem eletromagnética. Elas podem partir de outros equipamentos que operam em frequência parecida ou de estruturas como linhas de alta tensão. As interferências podem dificultar o controle do drone e até interromper a comunicação por completo.

Fontes:

Fábio Raia, professor de engenharia elétrica e engenharia mecânica da Universidade Presbiteriana Mackenzie;Murilo Zanini de Carvalho, professor de engenharia da computação do Instituto Mauá de Tecnologia

Toda quinta, Tilt mostra que há tecnologia por trás de (quase) tudo que nos rodeia. Tem dúvida de algum objeto? Mande para a gente que vamos investigar.

Como drone funciona? Descubra tudo agora!

Um drone funciona a partir de um sistema de controle remoto que garante a navegação do drone que, por sua vez, é composto por materiais leves resistentes que reduzem o seu peso, entregando mais dinâmica ao aparelho.

Um drone comum é feito de materiais leves para reduzir o peso e aumentar a manobrabilidade. Drones são equipados com diferentes tecnologias de última geração, como câmeras infravermelhas e GPS. Os drones são controlados por sistemas remotos de controle de solo (GSC).

Um sistema de veículo aéreo não tripulado tem duas partes, o próprio drone e o sistema de controle.

A parte da frente do drone é onde todos os sensores e sistemas de navegação estão presentes. O resto do corpo está cheio de sistemas de tecnologia.

Os materiais de engenharia usados para construir o drones são compostos altamente complexos projetados para absorver vibrações, que diminuem o som produzido. Estes materiais são muito leves.

O que é um drone e o que é a tecnologia UAV

A seguir iremos analisar a ciência por trás das últimas novidades na tecnologia de drones.

Tipos e tamanhos de drones

Drones possuem uma ampla variedade de tamanhos, sendo os maiores usados principalmente para fins militares, como o drone Predator.

Os de tamanhos um pouco menores são geralmente usados para cobrir grandes extensões de terra, trabalhando em áreas com levantamentos geográficos ou para combater a caça ilegal de animais selvagens.

Drones VTOL

  • Os próximos em tamanho são os drones VTOL.
  • Estes são geralmente quadcopters mas não todos.
  • Os drones VTOL podem decolar, voar, pairar e pousar verticalmente.
  • O significado exato do VTOL é “Decolagem e pouso vertical”.
  • Alguns dos mais recentes pequenos drones, como o DJI Mavic Air e o DJI Spark, levam o VTOL para o próximo nível e podem ser lançados a partir da palma da mão.
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Posicionamento via radar e retorno

  1. Os últimos drones possuem dois sistemas globais de navegação por satélite (GNSS), como GPS e GLONASS.
  2. Os drones podem voar nos modos GNSS e não pelo GPS.

  3. Por exemplo, os drones DJI podem voar em modo P-Modo (GPS & GLONASS) ou ATTI, que não usa GPS.

  4. A navegação por drones altamente precisa é muito importante quando se trabalha com a criação de mapas em 3D, levantamentos topográficos e missões SAR (busca e resgate).

Quando o quadcopter é ligado pela primeira vez, ele procura e detecta os satélites GNSS. Os sistemas GNSS de ponta usam a tecnologia Satellite Constellation. Basicamente, uma constelação de satélites é um grupo de satélites trabalhando juntos, dando uma cobertura coordenada e sincronizada para que eles se sobreponham bem à cobertura.

Passe ou cobertura é o período em que um satélite é visível acima do horizonte local.

A tecnologia de radar sinalizará o seguinte no display do controle remoto;

  • Sinal de que suficientes satélites GNSS de drones foram detectados e o drone está pronto para voar;
  • Exibir a posição atual e localização do drone em relação ao piloto;
  • Registrar o ponto inicial do recurso de segurança “Retornar para casa”.

A maioria dos drones mais novos possuem 3 tipos de tecnologia de retorno para casa:

  • O piloto iniciou o retorno para casa pressionando o botão no controle remoto ou em um aplicativo;
  • Um nível baixo de bateria, onde o droe voará automaticamente de volta ao ponto inicial;
  • Perda de contato entre o drone e o controle, com o drone voando de volta automaticamente ao seu ponto de origem.

A mais recente tecnologia Mavic Air RTH pode detectar obstáculos durante o retorno automático para casa.

Detecção de obstáculos e tecnologia de evasão de colisões

  • Os mais novos drones estão agora equipados com sistemas de prevenção de colisão.
  • Eles usam sensores de detecção de obstáculos para escanear os arredores, enquanto os algoritmos de software e a tecnologia SLAM produzem as imagens em mapas 3D, permitindo que o drone perceba e evite colisões.
  • Esses sistemas fundem um ou mais dos seguintes sensores para detectar e evitar colisões:
  • Sensor de visão;
  • Ultra-sônico;
  • Infravermelho;
  • Lidar;
  • Tempo de Voo (ToF);
  • Visão Monocular.
  1. Os últimos DJI Mavic 2 Pro e Mavic 2 Zoom têm detecção de obstáculos em todos os 6 lados.

  2. O Mavic 2 usa os sensores Vision e Infrared fundidos em um sistema de visão conhecido como detecção de obstáculo omnidirecional.
  3. O sistema de detecção de obstáculos DJI Mavic 2 é a melhor tecnologia para drones.
  4. O Mavic 2 detectará objetos e, em seguida, voará em torno de obstáculos na frente.

  5. Esta tecnologia é conhecida como APAS (Advanced Pilot Assistance System) nos drones DJI Mavic 2 e Mavic Air.

Estabilização giroscópica, IMU e controladores de voos

  • A tecnologia de estabilização giroscópica dá ao drone suas capacidades de voo suaves.
  • O giroscópio funciona quase instantaneamente para as forças que se movem contra o drone, mantendo-o voando ou pairando muito suavemente.
  • O giroscópio fornece informações essenciais de navegação ao controlador de voo central.
  • A unidade de medição inercial (IMU) funciona detectando a taxa atual de aceleração usando um ou mais acelerômetros.

A IMU detecta mudanças em atributos rotacionais usando um ou mais giroscópios.

Alguns IMU incluem um magnetômetro para auxiliar na calibração contra desvio de orientação.

O giroscópio é um componente da IMU e a IMU é um componente essencial do controlador de voo dos drones. O controlador de voo é o cérebro central do drone.

Direção motora do drone e design apropriado

  1. Os motores e hélices são a tecnologia do drone, o que move o drone para o ar e o move em qualquer direção ou o faz pairar.

  2. Em um quadcopter, os motores e hélices trabalham em pares com 2 motores / hélices girando no sentido horário (hélices CW) e 2 motores girando no sentido anti-horário (hélices CCW).

  3. Eles recebem dados do controlador de voo e dos controladores eletrônicos de velocidade (ESC) na direção do motor do drone para pairar ou voar.

Parâmetros de voo em tempo real

Quase todos os drones possuem um GSC (estão de controle terrestre) ou um aplicativo de smartphone que permite acompanhar a telemetria de voo atual e ver o que seu drone vê em seu dispositivo móvel.

Tecnologia de área não permitida para vo

  • Para aumentar a segurança de voo e prevenir acidentes em áreas restritas, os últimos drones da DJI e de outros fabricantes incluem o recurso “Área não permitida para voo”.
  • As zonas de não voo são regulamentadas e categorizadas pela Federal Aviation Authority (FAA).
  • Os fabricantes podem alterar a tecnologia do drone da zona de voo usando as atualizações de firmware do drone.

Tecnologia do GPS pronto para voar

Quando a bússola está calibrada, ela procura a localização dos satélites GPS. Quando mais de 6 são encontrados, permite que o drone voe no modo “Pronto para voar”.

Bússola interna e função à prova de falhas

Isto permite que o drone e o sistema de controle remoto saibam exatamente sua localização de voo.

Um ponto inicial pode ser definido e este é o local onde o drone retornará, se o drone e o sistema de controle remoto pararem de se conectar. Isso também é conhecido como “função à prova de falhas”.

Tecnologia FPV

FPV significa “Visão em Primeira Pessoa”. Uma câmera de vídeo é levada no drone e esta câmera transmite o vídeo ao vivo para o piloto no solo. O piloto em terra está pilotando a aeronave como se estivesse a bordo do drone

O FPV permite que o drone voe muito mais alto e mais longe. A visão de primeira pessoa permite voar de forma mais, especialmente em torno de obstáculos.

  1. O FPV permite que os drones voem muito facilmente em ambientes fechados, ou através de florestas e em torno de edifícios.
  2. O crescimento excepcionalmente rápido e o desenvolvimento da liga de drones não seriam possíveis sem a tecnologia de transmissão de vídeo ao vivo FPV.
  3. Esta tecnologia FPV usa sinal de rádio para transmitir e receber o vídeo ao vivo.

O drone tem um transmissor FPV sem fio de múltiplas bandas embutido junto com uma antena. Dependendo do drone, o receptor dos sinais de vídeo ao vivo pode ser a unidade de controle remoto, um computador, tablet ou smartphone.

  • Esta transmissão de vídeo ao vivo está relacionada à força do sinal entre o controle de solo no drone.
  • O mais recente DJI Mavic 2 tem uma faixa de vídeo ao vivo FPV de 8 km com uma transmissão de vídeo de qualidade 1080p.
  • Outros drones, um pouco mais antigos, como o DJI Mavic e o Phantom 4 Pro, podem transmitir vídeo ao vivo até 7 km.
  • O Phantom 4 Pro e o Inspire 2 utilizam o mais recente sistema de transmissão DJI Lightbridge 2.
  • Drones como o DJI Mavic usam controladores integrados e algoritmos inteligentes para estabelecer um novo padrão de transmissão de imagem sem fio de alta definição, diminuindo a latência e aumentando o alcance e a confiabilidade máximos.

Indicadores LED de voo

Estes são encontrados na frente e na parte traseira do drone. Geralmente, os LEDs do drone serão verdes, amarelos ou vermelhos.

  1. Os indicadores LED dianteiros acendem para indicar o nariz do UAV.
  2. Os indicadores de voo dos LEDs traseiros acendem para indicar os vários status do drone quando estão ligados, obtendo uma atualização de firmware e voo.
  3. É bom entender o que os LEDs piscando no seu drone indicam.
  4. Todos os drones vêm com um manual do usuário, que lista o que cada tipo de LED piscando significa.

Sistema de controle remoto

No DJI Phantom 3, este é o dispositivo de comunicação sem fio que usa a banda de freqüência de 5,8 GHz. Os sistemas de controles remotos também são conhecidos como controle de solo.

O drone e o controle de solo já devem estar emparelhados quando saírem da fábrica.

Tecnologia de aumento de distância de voo

Este é um dispositivo de comunicação sem fio que geralmente opera dentro da freqüência de 2,4 GHz. Ele é usado para estender o alcance da comunicação entre o smartphone ou tablet e o drone em uma área desobstruída aberta.

A distância de transmissão pode atingir até 700 metros. Cada extensor de intervalo possui um endereço MAC exclusivo e um nome de rede (SSID).

  • Os últimos drones DJI podem voar com um alcance de até 5 milhas (8 km).
  • Os drones mais antigos dos outros principais fabricantes não conseguem voar tão longe quanto os drones DJI.
  • No entanto, produtos como extensores de alcance são muito populares, o que pode levar a distância ainda mais longe.

Aplicativos como sistemas de controle remoto

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