Bruno Augusto Angélico.

FAPESP / Acordos de Cooperação / THI - Technische Hochschule Ingolstadt. Embora o setor automotivo tenha desempenhado um papel crucial na sociedade, também tem gerado grandes preocupações em termos de fatalidades e lesões. Milhares de pessoas morrem anualmente em acidentes, com cerca de 90 atribuídos a erro humano. Para lidar com essa preocupação, a navegação autônoma surgiu como uma solução chave, impulsionada pelos avanços em sensores (como Câmera, LiDAR e Radar), poder de computação e inteligência artificial. Embora frotas totalmente autônomas ainda sejam um objetivo distante, essas tecnologias podem aprimorar os sistemas de segurança, ativando antecipadamente funções de segurança, como airbags, direção e frenagem, melhorando as funções padrão de segurança ativa e passiva, e minimizando lesões e fatalidades. Para alcançar isso, é necessário um sensoriamento preciso do ambiente rodoviário, no entanto, condições reais, como cenários de tráfego diversos, obstáculos inesperados e condições climáticas adversas, podem representar desafios significativos. Esses desafios podem afetar o desempenho e a robustez dos algoritmos de percepção, especialmente nos casos em que mudanças na representação dos objetos devido à degradação do sensor, mudança de perspectiva, sub-representação nos dados de treinamento ou até mesmo a inclusão de uma classe não considerada, podem levar a falsos negativos críticos. Para lidar com esses desafios, esta proposta visa pesquisar o desenvolvimento de algoritmos de inteligência artificial baseados na fusão precoce de diferentes sensores, que, apesar de seu grande potencial para explorar a correlação cruzada entre diferentes fontes de informação, ainda não são amplamente explorados na literatura. O objetivo é realizar uma detecção ou segmentação orientada ao contexto, aprendendo a reconhecer regiões no ambiente do veículo que possam representar um risco potencial de colisão. Portanto, para atingir esse objetivo, por meio da pesquisa conjunta entre a USP e o Instituto THI CARISSMA, serão aprofundados tanto os aspectos teóricos quanto práticos, por meio do intercâmbio de alunos, organização de workshops e colaboração em pesquisa, visando evoluir a definição e configuração de veículos de teste, avaliação de sensores automotivos em ambiente controlado e condições climáticas, geração de um conjunto de dados multimodal de cenários chave, pesquisa e desenvolvimento de algoritmos de inteligência artificial (calibração de sensores, aprendizado de máquina e fusão de sensores).

Projeto de desenvolvimento tecnológico com a Empresa Alpha6 com a finalidade de realizar um retrofit em uma VAN, substituindo o powertrain a combustão original por um elétrico.

Este projeto, aprovado na Chamada Pública de Projetos Estratégicos 01.2023 da linha V do Programa Rota 2030, é estratégico, buscando desenvolver uma solução tecnológica nacional de radar automotivo e sistema de câmeras (visão computacional) com demonstração em ambiente operacional (TRL7) voltado ao mercado brasileiro. Embora o radar seja importante para medir distâncias e velocidades e detectar objetos, as soluções comerciais atualmente disponíveis são todas importadas (não existem empresas brasileiras atuando no segmento de radar automotivo do tipo embarcado - para aplicações em segurança na condução). Isso limita a cadeia de suprimentos do setor automotivo, deixando a indústria brasileira vulnerável a turbulências internacionais. Da mesma forma, soluções de imagens para Sistemas ADAS são, via de regra, importadas. Outra contribuição efetiva é o desenvolvimento de um sistema de visão computacional utilizando câmeras nacionais. Deste modo, a equipe do projeto pretende desenvolver todo um arcabouço metodológico para implementação de um sistema de visão computacional utilizando câmeras de empresa brasileira. Por outro lado, funções ADAS serão desenvolvidas considerando inicialmente um radar automotivo comercial e câmeras de fornecedor nacional, sendo o primeiro substituído na fase de projeto, com a integração de câmera e radar.

Projeto temático financiado pela FAPESP, versando sobre as aplicações de sistemas dinâmicos às áreas de engenharia elétrica, engenharia de estruturas e engenharia oceânica. O projeto envolve pesquisadores brasileiros e estrangeiros, com trabalhos em equações diferenciais ordinárias e a derivadas parciais, seguindo metodologias analíticas, numéricas e experimentais visando aprimorar a metodologia de projetos nas diversas áreas relacionadas.

Segurança é um conceito fundamental em problemas de engenharia, como por exemplo, em aplicações automotivas. Sistemas críticos de controle devem stisfazer critérios de estabilidade/desempenho bem como respetiar restrições de segurança. Recentemente, o conceito de função de barreira de controle (CBF, Control Barrier Function) vem sendo considerado como uma opção eficiente para garantir segurança em sistemas de controle, em que as restrições de segurança são especificadas em termos de invariância a um conjunto seguro mapeado por meio de CBFs. No entanto, para sistemas com graus relativos maiores do que um, a abordagem clássica de CBFs não pode ser utilizada, sendo necessárias adaptações. Uma das formas comuns de se resolver este problema consiste em definir CBFs exponenciais (ECBF, Exponential CBFs), o que torna possível a extensão para sistemas com graus relativos superiores a um. Como CBFs são baseadas em modelo, outro fator importante consiste em garantir robustez nas restrições impostas pelas funções de barreira, o que neste trabalho será tratado com a definição de uma CBF com modos deslizantes (SMCBF, Sliding Mode CBF) que além de garantir robustez, permite a aplicação em sistemas com graus relativos maiores do que um. Assim sendo, o resultado esperado pelo desenvolvimento deste projeto de pesquisa consiste na produção de conhecimento científico e tecnológico, os quais serão moldados pelo desenvolvimento de métodos, técnicas e ferramentas que permitam projetar e validar sistemas de controle automotivos de segurança.

Modelagem e simulação do powetrain elétrico plug-in de uma VAN para uso urbano, junto à Empresa Alpha6

Projeto aprovado no edital Rota2030 - FUNDEP. O presente projeto visa o desenvolvimento de funções avançadas de assistência ao condutor e geração de um banco de imagens das estradas brasileiras para serem utilizadas no próprio projeto ou por empresas automotivas. As funções que estão previstas são: Controle de Cruzeiro Adaptativo (ACC), Controle Eletrônico de Estabilidade (ESC), Aviso de Colisão Direta (FCW), Detecção de Pedestre (PD), Frenagem Automática de Emergência (AEBS), Assistente de Permanência em Faixa de Rodagem (LKAS), Aviso de Afastamento de Faixa de Rodagem (LDWS), e Sistema Automático de Estacionamento (APS). Adicionalmente, serão desenvolvidos sistemas de comunicação V2X e implementado um sistema de Comboio em veículos de pequena escala. A metodologia geral a ser aplicada quando possível será: Simulação Virtual da Função; Validação em veículo de pequena escala, quando possível; Validação em veículo real em ambiente restrito; Validação em veículo real em ambiente de estradas. Para a validação em veículo real será necessário a implementação de um veículo plataforma a partir de um veículo de passeio, no qual deverá ter a ECU do motor substituída por uma desenvolvida no âmbito do projeto, desenvolvido e implantado um sistema de frenagem eletrônica e ter sua direção automatizada para viabilizar uma direção controlada eletronicamente. Caberá a EPUSP o desenvolvimento do veículo plataforma em conjunto com a UNB, isoladamente o desenvolvimento das funções ACC e ESC e em conjunto com o ICMC - USP São Carlos e o desenvolvimento da função AEBS combinada com a PD.

O projeto visa o desenvolvimento de uma barra estabilizadora ativa e amortecedores eletrônicos. Tais componentes contribuirão para o aumento da segurança veicular (prioritariamente), como também do conforto. Aspectos de controle eletrônico de estabilidade por frenagem eletrônica também serão considerados e integrados ao sistema de suspensão semiativa. Testes serão feitos via simulação e em um veículo plataforma desenvolvido para a validação de funções ADAS. Edital Fundep Rota2030 - Chamanda 02-2020

Técnicas modernas de controle robusto vem sendo desenvolvidas com frequência na literatura. No entanto, na grande maioria dos casos, a validação de tais controladores é feita via simulações simples. Dentro deste contexto, este projeto visa explorar aspectos práticos de implementação de técnicas de controle robusto em sistemas mecatrônicos. O foco será na aplicação de controladores robustos H2 com incertezas paramétricas sintetizados via LMIs e em controle por modos deslizantes. Assim sendo, o resultado final esperado pelo desenvolvimento deste projeto de pesquisa consiste na produção de conhecimento científico e tecnológico, os quais serão moldados pelo desenvolvimento de métodos, técnicas e ferramentas que permitam projetar e implementar controladores robustos modernos em sistemas físicos.
Resumo em Inglês

Projeto FAPESP - Auxílio à Participação em Evento Programas Regulares / Auxílios a Pesquisa / Participação em Reunião Científica ou Tecnológica / Reunião no Exterior.

Controladores com ação proporcional, integral e derivativa, PID, são largamente utilizados no controle de processos industriais. No entanto, devido a problemas de ajuste (sintonia) dos parâmetros dos controladores, muitos sistemas não são devidamente controlados, causando perdas no processo produtivo, consumo ineficiente de energia, entre outros fatores negativos. Em sistemas com uma entrada e uma saída (SISO, Single Input Single Output), técnicas de identificação de sistemas e sintonia de controladores já foram intensamente exploradas. Por outro lado, para sistemas de múltiplas entradas e múltiplas saídas (MIMO, Multiple Input Multiple Output), percebe-se que ainda há uma lacuna para proposição de novos esquemas de identificação de sistemas e projeto de controladores/compensadores. Metaheurísticas de otimização representam alternativas para resolver problemas de otimização. Tais métodos, geralmente baseados em analogias intuitivas com fenômenos da natureza, proporcionam uma solução razoável em tempo computacionalmente aceitável para vários tipos de problemas. Neste contexto, pretende-se investigar neste plano de pesquisa o problema da determinação de desacopladores eficientes e da sintonia de controladores PID descentralizados para sistemas MIMO, utilizando metaheurísticas de otimização baseadas em população.

O projeto de pesquisa intitulado Identificação de Falhas e Controle Inteligente de Máquinas Elétricas possui como objetivo principal o desenvolvimento de novas estratégias inteligentes, fundamentadas principalmente nas técnicas de redes neurais artificiais e sistemas fuzzy, As quais serão integradas às metodologias de processamento de sinais e eletrônica de potência a fim de efetuar a identificação de falhas e controle de máquinas elétricas rotativas. Os dados necessários para o desenvolvimento e validação das estratégias propostas serão diretamente obtidos por meio de ensaios experimentais em laboratórios das instituições proponentes; a saber: a Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR) Campus Cornélio Procópio e a Universidade de São Paulo (USP) Escola de Engenharia de São Carlos. Assim sendo, o resultado final esperado no desenvolvimento deste projeto de pesquisa consiste na produção e intercâmbio de conhecimento científico e tecnológico entre os programas de pós-graduação da UTFPR e da USP, os quais serão moldados pelo desenvolvimento de métodos, técnicas e ferramentas que permitem representar, analisar, projetar e implementar soluções automatizadas que visam otimizar partes dos processos relacionados com o diagnóstico de falhas em máquinas elétricas, acionamentos e seus métodos de controle. Deste modo, a parceria entre as instituições, mediante o Programa de Cooperação Acadêmica PROCAD (MCTI/CNPq/MEC/Capes), é uma oportunidade única para a troca de conhecimentos entre as duas universidades com vistas ao desenvolvimento de novos conhecimentos, mensuráveis através de possíveis publicações em congressos e periódicos internacionais, bem como novas tecnologias, mensuráveis através de patentes e novos produtos para empresas nacionais.

Projeto de Apoio à Participação em Eventos Científicos no Exterior - AVG aprovado para participação no Evento MILCOM 2011, 2011 IEEE Military Communications Conference, realizado em Baltimore, USA, em novembro de 2011. Valor aprovado de R$ 3.500,00.