Drone na Indústria 4.0

DISCIPLINA: VANT (DRONE)
CONCEITOS
PROF. SANDRO SALES DE OLIVEIRA, M.SC
SANDROSALES@GMAIL.COM– 92 991225933.
AULA 1 E 2

2
INDUSTRIA 4.0 – ID85A
Módulos
C/H
Datas
Mapa de Fluxo de Valor e
Virtualização
45
horas
05, 06, 07, 12, 13, 14, 19, 20, 21 de
dezembro de 2018.
Simulação de Processos
Industriais
45
horas
30, 31 de janeiro. 01, 13, 14, 15, 27, 28
de fevereiro. 01 de março de 2019.
Big Data Analysis e Data Mining
para Indústria
45
horas
13, 14, 15, 27, 28, 29 de março. 10, 11,
12 de abril de 2019.
IoT Aplicado aos Negócios e
Realidade Aumentada
45
horas
24, 25, 26 de abril. 08, 09, 10, 22, 23, 24
de maio de 2019.
Robótica Colaborativa e
Exoesqueleto
45
horas
05, 06, 07, 12, 13, 14 de junho. 03, 04,
05 de julho de 2019.
Veículos Aéreos Não Tripulados
(DRONES)
45
horas
31 de julho. 01, 02, 14, 15, 16, 28, 29, 30
de agosto de 2019.
Manutenção Aditiva e Preditiva
com Prototipagem 3D
45
horas
11, 12, 13, 25, 26, 27 de setembro. 09,
10, 11 de outubro de 2019.
Cyber Security 45
horas
30, 31 de outubro. 01, 13, 14, 15, 27, 28,
29 de novembro de 2019.

SUMÁRIO
DRONE NA INDUSTRIA 4.0
DEFINIÇÃO
HISTÓRICO
ARQUITETURA E COMPONENTES
3

Estabilidade
Certeza
Simplicidade
Claridade
Volatilidade
Incerteza
Complexidade
Ambiguidade
Velho Novo
Zona de
Conforto
Zona de
Desconforto
Mundo
VUCA

Uso de VANT no mundo

Logística

Inspeção
Técnica

VANT na
Mineração

VIGILÂNCIA

TRANSPORTE PASSAGEIRO

SUMÁRIO
DEFINIÇÃO
HISTÓRICO
19

DEFINIÇÃO
20
RPA – Remotely Piloted Aircraft – Nomeclatura utilizada pelo ICAO
ARP – Aeronave Remotamente Pilotada – ANAC e DECEA
VANT- Veículo Aéreo Não Tripulado. Termo caindo em
desuso devido a nomenclatura oficial adotada pela
ANAC/DECEA
DRONE:
• Produz som parecido com zumbido de um zangão (drone em inglês)
• 1935 aeronave inglesa operada por controle remoto Queen Bee. Versão
Americana EUA foi batizado de Drone em homenagem ao sistema inglês;

DEFINIÇÃO
21
Outros termos podem ser encontrados nas nomenclaturas aeronáuticas:
ANT – Aeronave Não Tripulada
ARP – Aeronave Remotamente Tripulada
SANT – Sistema de Aeronave Não Tripulada
SARP – Sistema de Aeronave Remotamente Tripulada
UAS – Unmanned Aircraft System
UAV – Unmanned Aerial Vehicle

DEFINIÇÃO
22
VANT – Uso profissional, comercial, militar ou de segurança.
AERONAVE AUTÔNOMA – Piloto não pode intervir para manobrar
a aeronave. Perfil do voo programado.
AEROMODELO – Mesma característica do VANT porém usado
para esporte/lazer com menor distância entre operador e
aeronave.
OBS: VANT civil não pode ser autônomo

DEFINIÇÃO
23
Alcance Máximo Efetivo – É a medida da cobertura do sistema
de enlace de dados avaliada sobre uma distância horizontal que é
função da frequência, taxa de erro na transmissão de ‘bits’, clima
da área e altitude.
Carga de Trabalho (Workload) – Quantidade de trabalho
atribuída ou esperada de uma pessoa em um tempo específico.
Carga Paga (Payload) – Dispositivos ou equipamentos instalados
no VANT para a realização da missão atribuída. Compreende
todos os elementos que não são necessários ao voo.

SUMÁRIO
DEFINIÇÃO
HISTÓRICO
24

HISTÓRICO
25
BALÕES FORAM OS PRIMEIROS A SE ALÇAREM AOS CÉUS.
Agosto de 1849 (Guerra entre Áustria e Veneza)

HISTÓRICO
26
1918 - Curtiss/Sperry – precursor dos VANT “Flying Bomb” da
Marinha americana.

HISTÓRICO
27
1933 – Fairey Queen – três aeronaves biplano controladas
remotamente a partir de um navio Inglês.

HISTÓRICO
28
1982 – VANT israelense Scout.

HISTÓRICO
29
ACAUÃ – Drone militar brasileiro (150 kgf, 1,5 a 2 horas de
autonomia - 2010)

HISTÓRICO
30
Outros modelos de VANT desenvolvidos no Brasil:
• K1AM (autonomia de 1 hora, 370 km/h)
• HELIX –GYRON (HELICÓPTERO - 1991)
• AURORA (DIRIGÍVEL ROBÓTICO AUTÔNOMO)
• ARARA (4 horas de autonomia, payload 4 kgf)
• BRVANT – SPYHAWK (1 hora de autonomia)
• GRALHA AZUL (6 horas de autonomia, payload 8 kgf)
• FIT UAV (2 horas de autonomia)
• NIMBUS (autonomia de 1,5 horas)
• HORUS
• CARCARÁ I
• APOENA
• NAURU 500A
• ECHAR 20ª
• FALCÃO

SUMÁRIO
DEFINIÇÃO
HISTÓRICO
31

ARQUITETURA E COMPONENES
VISÃO GERAL:
• PLATAFORMA (asa fixa, asa rotativa, multirrotor,
dirigível, etc.)
• SISTEMA DE COMUNICAÇÃO
• PAYLOAD (câmeras, radar, armamento, etc.)
• ESTAÇÃO DE CONTROLE
32

COMUNICAÇÕES:
• Quanto à distância entre o piloto remoto e
a aeronave:
 VLOS (visual line of sight)
 EVLOS (extended visual line of sight)
 BVLOS (beyond visual line of sight)
• Quanto ao alcance das comunicações:
 RLOS (radio line of sight)
 BRLOS (beyond radio line of sight)
33

COMUNICAÇÕES:
34

COMUNICAÇÕES:
35
a) RLOS
b) BRLOS

FUNÇÕES DO SISTEMA DE
COMUNICAÇÕES:
• COMANDO E CONTROLE
• PAYLOAD
• DETECT E AVOID
36

ARQUITETURA GERAL
Segmento de Solo
Segmento de Voo
37
Estação de
Planejamento
Estação de
Controle
Comunicação
GDT
Meios de
Lançamento
Meios de
Recuperação
Plataforma
Comunicação
ADT
Sensores
Sistemas de
Propulsão
Sistema
Elétrico
Sistemas de
Navegação
Sistemas de
Controle
Computador
Dispositivos
de Memória
Payload
Dispositivos
de segurança

ARQUITETURA GERAL
Segmento de Aumento de Alcance das Comunicações
38
Comunicação
via relays
Comunicação
via STD

39
Estação de Planejamento
• Local de decolagem, altura do voo, rota, velocidade,
local de pouso, intervalo de tempo entre as fotos

40
Estação de Controle
• Comandos de arfagem, guinada e rolamento;
• Operações de decolagem, realização da missão e pouso.

41
Comunicação GDT (Ground Data Terminal)
• Antena, receptor e transmissor de RF, modens e processadores

42
Meios de lançamento
• Lançamento à mão, catapulta, acoplada em carro, acoplada em outra
aeronave.

43
Meios de recuperação
• Paraquedas, rede, gancho, colchão de ar.

44
Plataforma
• Asa (Fixa ou rotativa)
• Fuselagem (Parte central da aeronave – navegação, controle e
comunicações.
• Trem de pouso, esqui ou fixação para decolagem em catapulta
• Comandos de voo (arfagem, rolamento e guinada)

45
Comunicação ADT (Air Data Terminal)

46
Sensores
• De pressão estática e dinâmica (fornece dados de
altitude, razão de subida e velocidade);
• De navegação (GPS);
• De atitude e de rotação em relação aos eixos da
aeronave;
• De temperatura (ar e motor)
• Do motor (RPM, pressão, temperatura do óleo, etc.)
• Do sistema elétrico (tensão da bateria, etc.)
• Posição dos flaps, trem de pouso.

47
Propulsão
• Motor elétrico

48
Propulsão
• Motor a pistão

49
Sistema Elétrico
• Geração, armazenamento, distribuição e proteção da energia elétrica
disponível na aeronave.
• VANT movido à baterias não existe a função de geração;
• Motores a pistão, turbofan, turbojato ou turboélice a energia é provida por
um gerador;

50
Sistemas de Navegação
• Geralmente são usados sistemas inerciais (giroscópios e acelerômetros)
e GPS;
• Usa-se também câmeras, First Person View (FPV)

51
Sistemas de Controle
• Aileron, profundor, leme, flap, etc. (envia comandos elétricos para servos
atuadores)

52
Computador
• Provê informação e comandos para outros sistemas em função dos
sensores e rotinas preestabelecidas
Dispositivos de memória
• Armazenamento das informações do VANT (fotos, vídeos, etc.)
Payload
• Camera (RGB, infravermelho, vídeo)
• Radar;
• Armamento

53
Segmento de Aumento de
Alcance das Comunicações
• Relays (TX e RX que aumentam
o enlace da comunicação entre
aeronave e solo).
• Comunicação via SDT (Sattelite
Data Terminal)

SUMÁRIO
CLASSIFICAÇÃO
LEGISLAÇÃO
54

CLASSIFICAÇÃO
55
PESO MÁXIMO DE DECOLAGEM:
• Classe 1: PMD > 150 kgf;
• Classe 2:150 kgf >= PMD > 25 kgf;
• Classe 3: PMD <= 25 kgf
CLASSIFICAÇÃO ANAC

CLASSIFICAÇÃO
56
CAT Definição Altitude
Max
Altura de
operação
Raio de
ação
Autonomi
a
Velocidad
e de
cruzeiro
Velocidad
e mínima
Carga útil
0 Micro-VANT, uso
local
2000 ft 1000 ft 2~5 km 30 min Variável Variável Mínima
1 Mini-VANT, uso
próximo
5000 ft 2000 ft 5 ~ 10 km 30 a 90
min
50 kt 25 kt 0,5 a 2 kg
2 Baixa altitude,
curto alcance
10000 ft 4000 ft 20 ~ 50 km 1 a 5 h 65 kt 30 kt 5 a 30 kg
3 Baixa altitude,
médio alcance
18000 ft 6000 ft Até 120 km 3 a 10 h 80 kt 40 kt 30 a 100
kg
4 Baixa altitude,
longo alcance
18000 ft 10000 ft > 200 km Até 24 h > 100 kt > 100 kt 50 a 200
kg
5 Média altitude,
longo alcance
Até 30000
ft
Limitado
pelo teto
> 200 km > 24 h Subsônica Subsônica variável
CLASSIFICAÇÃO MINISTÉRIO DA DEFESA

SUMÁRIO
CLASSIFICAÇÃO
LEGISLAÇÃO
57

LEGISLAÇÃO
58
PROCESSO ENTIDADE REGULADORA
Certificação do Produto ANAC
Registro do Piloto e das Aeronaves ANAC – (SISANT)
Uso do Espaço Aéreo DECEA – (SARPAS)
Utilização de Transmissores de
Radiofrequência
ANATEL
Realização de Aerolevantamento Ministério da Defesa

LEGISLAÇÃO
59
• Para operar aeronaves não tripuladas da Classe 3 (aeromodelo), além de
seguir as regras da ANATEL e de utilização do espaço aéreo do DECEA,
é necessário:
 Ter no mínimo 18 anos de idade para pilotar ou para auxiliar a operação
como observador.
 Possuir seguro com cobertura de danos a terceiros.
 Fazer uma avaliação de risco operacional (IS-ANAC no E94-003).

LEGISLAÇÃO
60
 Operar apenas em áreas distantes de terceiros (no mínimo 30 metros
horizontais). Essa restrição está dispensada caso haja anuência das
pessoas próximas à operação ou exista uma barreira mecânica capaz de
isolar e proteger as pessoas não envolvidas e não anuentes com a
operação.
 Operar apenas um único sistema de RPA por vez.
 É possível trocar o piloto remoto em comando durante a operação.
 As operações só poderão ser iniciadas se houver autonomia suficiente
da aeronave para realizar o voo e para pousar em segurança no local
previsto, levando-se em conta as condições meteorológicas conhecidas.
 Cadastrar cada equipamento no Sistema de Aeronaves não Tripuladas
(SISANT) da ANAC disponível em: sistemas.anac.gov.br/sisant.

LEGISLAÇÃO
61
 Fixar a identificação (número obtido no processo de cadastramento) do
equipamento em local visível na aeronave e com material não inflamável.
 Portar o comprovante do cadastro junto à ANAC, do seguro e da
avaliação de risco e o manual de voo do equipamento.
 Não é permitido operar drones sob efeito de substâncias psicoativas e
todos os operadores estão sujeitos às regras quanto ao uso de álcool e
de drogas constantes do item 91.17 do Regulamento Brasileiro de
Homologação Aeronáutica (RBHA 91/2003).

LEGISLAÇÃO
62
CADASTRO DE PESSOA FÍSICA
1 –FAÇA O CADASTRO NO SISTEMA DA ANAC (SISANT), UTILIZANDO O CPF DO OPERADOR
QUE PRETENDE REALIZAR VOOS.
2 –FAÇA O CADASTRO NO SISTEMA DO DECEA (SARPAS), UTILIZANDO O MESMO CPF QUE
FOI USADO NO CADASTRO NA ANAC.
3 –AGUARDE O ENVIO DO E-MAIL DE ATIVAÇÃO DE CADASTRO, ENVIADO PELO DECEA.
4 –ATIVE SEU CADASTRO.
5 –AGUARDE A ANÁLISE DO DECEA (PRAZO MÁXIMO DE 10 DIAS CORRIDOS).
6 –APÓS RECEBER A CONFIRMAÇÃO, ACESSE SEU CADASTRO NO SARPAS.
7 –NA GUIA AERONAVES, ADICIONE SUA(S) AERONAVE(S).-COLOQUE AS INFORMAÇÕES
NECESSÁRIAS; ENVIE O CERTIFICADO DE CADASTRO NO SISANT EM PDF.
8 –AGUARDE O STATUS DA SUA AERONAVE (DEVE APARECER A COR VERDE).

Hiperlinks úteis
63
• https://youtu.be/fCtLv4en9JQ
• https://youtu.be/s96Q2GXgoeE
• https://youtu.be/Y8NJLtcJy_Q
• https://youtu.be/sRrCp7JV86A
• https://youtu.be/G_3UZl4_miU
• https://youtu.be/k2fh4mv4ETk

64
• Elabore um projeto para o emprego
de VANT na empresa/órgão em que
você trabalha mostrando as
vantagens do uso dessa
plataforma.
HOMEWORK
64

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