Marco Henrique Terra.

O uso de veículos aéreos não tripulados (VANTs) híbridos apresenta uma solução atraente para atender às crescentes demandas por operações aéreas versáteis e sustentáveis. VANTs híbridos na configuração tiltrotor combinam as vantagens de aeronaves de asa fixa (implantação rápida e maior autonomia) com as capacidades das de asa rotativa (decolagem e aterrissagem vertical (VTOL) e pairar), criando assim soluções eficazes para sistemas avançados de mobilidade aérea. Esses VANTs podem acessar áreas remotas, tornando-os ideais para entregar suprimentos essenciais em locais de difícil acesso. Ademais, quando equipados com braços robóticos, esses VANTs podem realizar tarefas de manipulação no ar. Apesar dessas vantagens, o desenvolvimento de VANTs híbridos impõe diversos desafios. Como a configuração é nova, estudos aeronáuticos na literatura são escassos. Projetar estratégias de controle para o VANT híbrido também é desafiador, pois o sistema é mecanicamente subatuado, altamente não linear e acoplado. Além disso, poucos trabalhos abordam o controle de VANTs convertíveis (CP) durante a transição entre seus diferentes modos de voo. Neste contexto, este projeto visa desenvolver um VANT inovador, híbrido, denominado VANT QuadCP-VTOL, equipado com fontes de energia renovável, quatro rotores convertíveis, capacidades de transporte de carga e manipulação aérea, e capaz de navegar com segurança e confiabilidade em sistemas mobilidade aérea avançada. Assim, o projeto estrutural do VANT buscará minimizar o peso da aeronave usando materiais compósitos para aumentar a capacidade de carga. O hardware será desenvolvido para atender os requisitos de tempo real do sistema de controle, e um sistema de energia será projetado combinando fontes de energia convencionais e renováveis. Novas estratégias de controle de voo serão projetadas especificamente para missões de transporte de carga e manipulação aérea. Por fim, serão realizados experimentos de hardware in the loop (HIL) e testes de voo.

Os alimentadores conectados a parques eólicos estão sujeitos à ocorrência de curtos-circuitos que podem deixar os aerogeradores indisponíveis por longos períodos de tempo, em razão de dificuldades da equipe de manutenção em localizar o local exato da falta. O objetivo deste projeto é o desenvolvimento de um sistema eficiente para o diagnóstico (detecção, classificação e localização) de faltas em alimentadores de média tensão de parques eólicos onshore, com suporte e refinamento por meio de drones. Empresa parceira no projeto: ToralEnergies EP Brasil LTDA.

Este projeto de pesquisa propõe o desenvolvimento de uma arquitetura de software,que inclui percepção e localização para veículos de serviço inteligentes. Veículos de serviço,capazes de transportar pessoas e pequenas cargas (caminhonetes) são amplamente utilizadosem diferentes tipos de ambientes devido a sua versatilidade e agilidade. Dentre os ambientestípicos de operação desses veículos destacam-se ambientes críticos e off-road, com aplicaçõesem minas (mineração), fazendas (agricultura), áreas florestais, petróleo e gás, dentre outras.Esse projeto foca em ambientes críticos, confinados, semi-estruturados e minimamentecontrolados, onde é viável a operação autônoma e semi-autônoma. No contexto dessaproposta, são definidos como críticos, ambientes com risco para segurança na direçãoveicular, condições adversas das vias, baixa luminosidade, presença de poeira, animais,lama, dentre outros elementos que dificultam a dirigibilidade. Empresa parceira: Ford do Brasil.

Os alimentadores conectados a parques eólicos estão sujeitos à ocorrência de curtos-circuitos que podem deixar os aerogeradores indisponíveis por longos períodos de tempo, em razão de dificuldades da equipe de manutenção em localizar o local exato da falta. O objetivo deste projeto é o desenvolvimento de um sistema eficiente para o diagnóstico (detecção, classificação e localização) de faltas em alimentadores de média tensão de parques eólicos onshore, com suporte e refinamento por meio de drones.

O objetivo geral deste projeto de pesquisa é propor algoritmos de percepção,controle inteligente, e protocolos de segurança cibernéticos, para melhorar a confiabilidade,qualidade, e segurança da operação de veículos autônomos em condições críticas, paraaplicações na área agrícola, principalmente em se tratando de agricultura de precisão. Seráconsiderado, especificamente, um caminhão autônomo circulando em um ambiente sujeitoaos mais diversos tipos de condições ambientais, em uma área privada de plantação de cana,situada na região de Araraquara/SP. Os impactos na informação proveniente dos sensoresdo veículo (câmeras, LIDAR e RADAR) causados por condições ambientais adversas,tais como, chuva, neblina, poeira, e desafios na geometria das vias, tais como, curvatura,inclinação, visibilidade, serão avaliadas em laboratório e no campo. Serão desenvolvidassoluções para melhorar a percepção e controle do caminhão considerando as influênciase incertezas associadas a essas situações críticas. Ao propor soluções que possibilitamalcançar um nível maior de autonomia e segurança veicular, este projeto contribuirá com apesquisa, desenvolvimento e inovação (PDI), na área de veículos autônomos inteligentesvoltados para a agricultura. Serão aplicadas técnicas de controle recursivo e robusto,percepção robótica, e aprendizado de máquina desenvolvidas pelos pesquisadores destaproposta e publicadas em revistas internacionais. Serão desenvolvidas competências emfusão sensorial, controle inteligente de sistemas dinâmicos, e segurança cibernética veicular.O projeto adere às linhas temáticas do Eixo II pois os métodos de percepção e controlepara veículos autônomos agrícolas, bem como os protocolos de segurança cibernéticacontemplados na proposta contribuem para automação de veículos agrícolas (temática g),aumento do nível de autonomia e melhoria da segurança de veículos autônomos agrícolas(temática d), e consideram fusão multissensorial e propagação de incertezas na localizaçãodo veículo e mapeamento do ambiente (temática e). O projeto é coordenado por umaequipe de pesquisadores da Universidade de São Paulo em colaboração com a Scania LatinAmerica.

Neste projeto será construído um drone com capacidade de carga de 90 kg para transporte de equipamentos em terra e em alto mar.

This proposal aims the creation of a National Institute of Science and Technology (INCT-SAC) to dealwith cooperative autonomous systems. Motivated by Brazil?s large territory and population size, wide-ranging geographic features, and economic and social issues, we intend to solve problems related to se-curity and environment. This INCT will address some of these challenges by proposing novel networkedrobotic systems for underwater maintenance, automobile and cargo transportation, grow of crops, remoteinspection and actuation, and surveillance. Oil extraction in the pre-salt layer, located 250Km from thecoast and more then 2km deep in the ocean, has demanded specific solutions in terms of logistics, main-tenance in deep waters, remote operations of platforms, and national security; Urban mobility has beenfaced with an expressive growing in the number of automobiles in the last years, the Brazilian car fleetis now the 4th in the world. Car manufacturers and robotics researchers have been interested in partialor full automation of vehicles navigation systems; In terms of Amazon rainforest and agriculture, Brazilhas two important and complementary objectives in terms of preservation and to increase crop produc-tivity. Advances in communication, computing, and embedded control technologies allow the applicationof networked systems to large environmental monitoring and coordination of multiple mobile agents forexploration and manipulation. The proposed INCT will bring together an outstanding set of Universi-ties, Industries, and Research Institutes of Brazil and abroad. The latest advances in systems theory andemerging information technology to enable the design and implementation of distributed networks forobservation, mobility, and manipulation provide the fundamental scope of actual problems we intend tosolve. Specifically, this proposal will consider autonomous navigation of aerial vehicles in low altitude to
 deal, for instance, with power transmission line and gas pipe inspection to alleviate the pilot?s workloadand with motion planning strategies for aggressive landing of an actual cargo transportation helicopterin a mobile platform; Robotic systems based on lighter-than-air vehicles for environmental monitoring,surveillance and communication applied to the Amazon region. They will provide a virtual sensory barri-ers against deforestation, telecommunication services to remote and small population areas, technologicalsolutions to coastal communities and remote settlements; Modeling and design of autonomous heavyvehicles with on-line payload measurement system. Advanced driver assistance systems will be developedto deal with safety, congestion and traffic cooperation, and with overloading freight transportation; Co-ordination of heterogeneous aerial and mobile robots in outdoor environment to deal with helicopters andconvoy of trucks based on fault tolerant control systems; Coordination of heterogeneous robots appliedto orange plantation monitoring. This project aims to estimate the amount of fruits, pest detection, therate of development and degree of maturity of the plants; Modeling and design of distributed underwatervehicles for inspection and service of industrial installations. They will deal with servicing, repair, andassembly tasks of oil and gas platforms. Basic development for autonomous and fault tolerant controlsystems. It will be related with development of control techniques for systems under stochastic variationsin its dynamics, with the development of measurement based approach to engineering design and tech-niques for system identification, and with control of small robots described by swarms of insects whichwill be performed based on bio-inspired systems.

This research project aims to develop a attitude, orientation and position reference system based on a recursive robust Kalman filter (RRKF) we are proposing. This RRKF performs better than the standard Kalman filter to the data fusion from an low cost inertial measurement unit (IMU). This type of IMU lacks the quality of signals measured in costly IMU. The main contribution of this research is the development of an RRKF array algorithm for the implementation of the fixed point proposed system in an FPGA (Field Programmable Gate Array). This project will be implemented in partnership with the Intelligent Systems Laboratory (LASI), with the Mobile Robotics Laboratory (LRM) both at USP-São Carlos and Scania Latin America Ltda.. These laboratories develop research in the areas of robotics, robust control and filtering, and estimation of attitude and position of autonomous vehicles. These two laboratories and the Scania enterprise (comprising the units based in Brazil and Sweden), have been developing research related to autonomous trucks. The results of this proposal will be applied at this R&D project being developed in partnership with Scania.

Este projeto tem por objetivo o desenvolvimento de um sistema de assistência inteligente ao motorista com percepção, monitoramento e alerta de situações de risco para condutores de veículos automotores. O sistema deve adquirir informações a partir de multiplos sensores, realizando a fusão destes dados a fim de compor um modelo ao ambiente de trabalho e do condutor, permitindoassim uma análise mais detalhada e precisa do comportamento do mesmo. Além disso, sensores externos identificam elementos importantes para a condução do veículo como obstáculos, sinalização, depressões e outros veículos, de modo que a reação do condutor pode ser avaliada diante das diversas situações que o mesmo enfrenta regularmente. Em casos onde há risco de acidente, o condutor pode ser notificado com o objetivo de evitá-lo, bem como este sistema poderá ser dotado como uma ferramenta de treinamento e avaliação do condutor. Todas essas informações, bem como a trajetória do veículo são armazenadas para uma análise posterior, e também, transmitidas visando um tratamento remoto em tempo real das situações enfrentadas. Finalmente, em caso de risco eminente de acidente, o sistema proposto também poderá atuar nos controles do veículo, controlando a velocidade, reduzindo ou até mesmo parando completamente o veículo.

This proposal deals with the coordination of heterogeneous robots based on unmanned helicopters and mobile robots. The robots are controlled to follow a leader. Decentralized recursive robust regulators will be designed to maintain the robots in formation. It will be developed a fault tolerant control system based on linear Markovian jump linear systems to guarantee the stability when one or more robots get out of the formation. A Vicon cameras system will be used to perform the localization of the robots. This system will useful for other projects that have been developed in Center for Robotics created at USP São Carlos in the last year. Basic research related with coordination of heterogenous robots is included in a complex technological context. For civil and military applications, autonomous helicopters, cars, and aircrafts will be used in diverse appllications.

Este projeto tem o objetivo de desenvolver atividades relacionadas com o contrato de prestação de serviços
tecnológicos de pesquisa e desenvolvimento entre a Empresa Ampla Energia e
Serviços, a Universidade Federal do Rio de Janeiro e a Universidade de São Paulo. Esses serviços
estão relacionados com o projeto denominado Sistema de Inspeção de Linhas de Transmissão
Utilizando mini-Helicópteros não Tripulados.
A robótica aérea tem sido foco de intensa pesquisa há vários anos. Com a crescente disponibilidade
de recursos computacionais de alto desempenho, avanços em tecnologias de transmissão
de dados e posicionamento global, os custos dos veículos aéreos não tripulados (VANTs) têm
diminuído. Estes aspectos também têm permitido o desenvolvimento de veículos mais confiáveis
e versáteis. Um dos principais tipos de VANTs são os helicópteros autônomos. É neste contexto
que este projeto se insere para monitorar o estado físico das linhas de transmissão do Estado do
Rio de Janeiro.

Neste projeto desenvolvemos um simulador para classificar os tipos de fardos de algodão para desenvolver linhas para confecção de tecidos, baseado em redes neurais. Foi desenvolvido com apoio do SENAI-RJ em parceria com a indústria Nova América.

O objetivo deste projeto é a construção de um protótipo de um manipulador espacial dinamicamente equivalente ao manipulador de base fixa UArm II, do Laboratório de Sistemas Inteligentes da USP em São Carlos. Com o manipulador espacial a ser cosntruído e o UArm II, pode-se verificar experimentalmente a validade do procedimento de projetar controladores para manipuladores espaciais considerando o modelo do manipulador de base fixa dinamicamente equivalente, em particular quando houver incertezas.

Este projeto trata de problemas de estimativa de estados para sistemas singulares sujeitos a incertezas. O objetivo é deduzir algoritmos recursivos para a filtragem robusta de sistemas singulares, não encontrados na literatura, analisando as propriedades de convergência. Também propõe-se a dedução destes filtros robustos sem que haja condições de existência de posto pleno de determinadas combinações matriciais dos parâmetros do modelo.

Sistema Integrado de Apoio ao Ensino - Apoio: Pró-reitoria de graduação e de pós-graduação da USP. Título: Projeto SIAE - Simuladores para robôs individuais e cooperativos. 2001.

A principal proposta deste trabalho é o estudo da reconfiguração de controle após falha em robôs manipuladores cooperativos. O estudo proposto está dividido em duas partes principais. Na primeira, estuda-se o problema de detecção e isolação de falhas em robôs cooperativos. Duas redes neurais artificiais são utilizadas para esta tarefa: uma para reproduzir a dinâmica do robô e outra para classificar o vetor de resíduos. Na segunda parte deste trabalho, considera-se que uma falha que impossibilite o uso do atuador de uma junta qualquer já foi detectada e isolada, e reconfigura-se o sistema de controle. Devem ser estudados os problemas de modelagem, controlabilidade, controle e planejamento de trajetórias em robôs cooperativos subatuados.

Montagem e controle de um robô manipulador utilizando o conceito de dinâmica passiva. Este trabalho contou com a colaboração de pesquisadores do Robotics Institute - Carnegie Mellon University - Pittsburgh, Pennsylvania e de um pesquisador do Centro Tecnológico para Informática (CTI) - Campinas - Dr Marcel Bergerman (jovem pesquisador da FAPESP).

Pesquisa de técnicas de controle H-infinito para sistemas singulares e de cálculos de raios de estabilidade em sistemas de controle.