Veículo de superfície não tripulado para coleta de resíduos sólidos flutuantes em água doce

Lermen, Nicolas da Cunha

Veículo de superfície não tripulado para coleta de resíduos sólidos flutuantes em água doce

Arquivos

Nicolas da Cunha Lermen.pdf (1.15 MB)

Autores

Lermen, Nicolas da Cunha

Orientadores

Stankiewicz, Adilson Luís

Data

2023

Resumo

O presente trabalho tem como objetivo o estudo e fabricação de um veículo de superfície não tripulado para coleta de resíduos sólidos flutuantes em água doce, de baixo custo, visando difundir essa tecnologia e auxiliar no combate à poluição hídrica no país. A poluição dos corpos hídricos é um assunto que preocupa o planeta a décadas e vem se tornando ainda mais evidente nos tempos atuais, por isso, é necessário investir em medidas que possam mitigar tais problemas. O presente estudo se baseou em modelos de USVs (Unmanned Surface Vehicle / em português veículo de superfície não-tripulado) existentes e sensores capazes de mensurar as grandezas necessárias e ainda ter um baixo custo. Com base na bibliografia se adotou a tecnologia de comunicação LoRa que permite ao operador controlar o veículo a distância além de possuir resistência a interferências. Os sensores utilizados no protótipo são o DHT22 e o ST100, responsáveis pela leitura de temperatura, umidade e turbidez do líquido, os equipamentos são gerenciados pelo microcontrolador Heltec ESP WiFi LoRa 32 V2, também responsável pela comunicação entre os dispositivos. Após os testes individuais de bancada foi dado início a construção das placas de circuito e modelagem da estrutura 3D que posteriormente foi enviada a uma empresa especializada onde foi fabricada. Com o protótipo construído se deu início a bateria de testes finais onde foi possível validar a eficácia dos sensores e a sua faixa de precisão. De modo geral o USV se comportou satisfatoriamente, a dirigibilidade foi eficiente e os sensores apresentaram um erro relativo de no máximo 7%. Durante os testes também foram avaliadas as possibilidades de construir a estrutura do veículo utilizando o próprio material coletado durante a operação, fato que se comprovou possível e de realização rápida dependendo da utilização do operador. Ao final, mesmo com espaço para melhorias tais como sensores de maior precisão, o estudo pode comprovar a viabilidade do desenvolvimento e construção de um veículo de superfície não tripulado para coleta de resíduos sólidos flutuantes, mantendo o baixo custo e fazendo com que o produto seja acessível a uma ampla gama de consumidores.

Abstract/Resumen

Water bodies has been a global concern for decades and has become even more evident in recent times. Therefore, it is necessary to invest in measures that can mitigate such problems. This study is based on existing Unmanned Surface Vehicle (USV) models and sensors capable of measuring the necessary parameters while maintaining a low cost. Based on the literature, LoRa communication technology was adopted, allowing the operator to remotely control the vehicle and providing resistance to interference. The prototype uses the DHT22 and ST100 sensors to measure temperature, humidity, and liquid turbidity. These devices are managed by the Heltec ESP WiFi LoRa 32 V2 microcontroller, which is also responsible for communication between the devices. After individual bench tests, the construction of circuit boards and 3D structure modeling began. The design was then sent to a specialized company for fabrication. Once the prototype was built, a series of final tests was conducted to validate the effectiveness of the sensors and their precision range. Overall, the USV performed satisfactorily, demonstrating efficient maneuverability, and the sensors showed a maximum relative error of 7%. During the tests, the possibility of constructing the vehicle's structure using the material collected during operation was also evaluated. This was proven to be possible and quickly achievable, depending on the operator's usage. In conclusion, despite areas for improvement such as the use of more precise sensors, the study confirmed the feasibility of developing and constructing an unmanned surface vehicle for collecting floating solid waste while maintaining a low cost, making the product accessible to a wide range of consumers