Veículo autônomo desenvolvido no ICMC desvia de obstáculos e planeja rota

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Hérika Dias / Agência USP de Notícias

Pesquisadores do Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação (ICMC) da USP, em São Carlos, desenvolveram um sistema de navegação autônoma para veículos terrestres, com foco em ambientes não estruturados, como áreas agrícolas e vegetação em campo aberto. Esse método de navegação permitiu o planejamento do caminho a ser seguido pelo veículo e a percepção de futuros obstáculos.

O estudo é o resultado da dissertação de mestrado Navegação de veículos autônomos em ambientes externos não estruturados baseada em visão computacional, do cientista da computação Rafael Luiz Klaser , que teve orientação do professor Fernando Santos Osório e financiamento da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp).

Segundo Klaser, os veículos autônomos fazem parte da robótica móvel, e o que os caracterizaram é o fato de se deslocarem por um determinado ambiente por conta própria. Podem ser veículos construídos para esse fim ou um veículo convencional adaptado para a navegação autônoma. “Eles funcionam como um motorista do veículo, porém interligados à própria estrutura mecânica, controlando a aceleração, frenagem e o esterçamento”.

A pesquisa focou no cenário não estruturado, como um campo aberto com vegetação, que torna o mapeamento e localização mais críticos porque não contém padrões bem definidos. Ao contrário do ambiente estruturado, no qual há referenciais como o cenário urbano com ruas, construções.

Desenvolvimento do sistema

Klaser explica que o sistema de navegação autônomo foi desenvolvido por meio da plataforma ROS (Robot Operating System), um conjunto de ferramentas e bibliotecas de software de código aberto, empregado por grupos de pesquisa em robótica. “Uma vez que o sistema de percepção mapeie os obstáculos visíveis, uma trajetória livre de colisão é planejada, a qual o veículo é comandado para seguir e isto ocorre continuamente até o veículo chegar ao destino indicado”.

A aplicação do sistema foi realizada no carro elétrico chamado CaRINA I, do ICMC, um típico carrinho usado em campos de golfe. Ele foi equipado com uma câmera estéreo, que funcionou como sensor responsável pela percepção do veículo, um GPS para localização, uma unidade de medida inercial para orientação (equipamento que mede os eixos de deslocamento de um corpo), e os atuadores responsáveis por acelerar e esterçar o volante.

Antes de testar o sistema de navegação autônomo no CaRINA I, foi feito um trabalho de simulação do veículo, dos sensores e do ambiente. “Essas simulações permitiram verificar o sistema e desenvolver os algoritmos de forma segura sem comprometer os equipamentos. Também com simulação se pode efetuar um maior número de testes e cenários, assim mais pesquisadores poderão utilizar a plataforma e replicarem os experimentos”, ressalta o pesquisador.

Entre os diferenciais da sua pesquisa está a adoção de um modelo probabilístico de ocupação do espaço que permite atualização contínua da presença dos obstáculos.

“Os dados produzidos pela câmera estéreo acoplada no veículo geram ruídos e degradação à medida que os objetos estão mais afastados. Com esse modelo probabilístico, é possível modificar a certeza que se tem de um determinado conjunto de obstáculos à medida que o veículo se aproxima deles. Outro aspecto interessante é que o modelo é independente do sensor utilizado e permite a fusão de sensores desde que forneçam a informação da posição tridimensional”, aponta Klaser.

Segurança

A aplicação de veículos com sistema de navegação autônoma traz aumento da segurança na capacidade de operar de forma ininterrupta em atividades repetitivas e de risco operadas manualmente, segundo o pesquisador. “Há casos em que o risco das atividades e até mesmo as condições do ambiente as tornam perigosas, situações nas quais um veículo autônomo pode ser utilizado”.

Klaser ressalta que a tecnologia dos veículos autônomos já reflete na indústria automobilística e já pode ser usada pelas pessoas no seu dia a dia. “Uma quantidade crescente dos chamados sistemas de apoio ao motorista vêm sendo disponibilizados, como o estacionamento, avisos de pontos cegos nos retrovisores, controle de velocidade e até a frenagem em caso de iminência de colisão traseira”.

Mais informações: email rlklaser@icmc.usp.br, com Rafael Klaser

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