Veículo de superfície não tripulado para coleta de resíduos sólidos flutuantes em água doce
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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
Palavras-chave
Instituição
Universidade Regional Integrada do Alto Uruguai e das Missões