No Centro Tecnológico (CTC) da Universidade Federal de Santa Catarina (Ufsc), três grupos se uniram para o desenvolvimento de veículos autônomos, com capacidade de se deslocarem sem motoristas para conduzi-los, com projetos que visam tanto o uso em competições quanto nas ruas e estradas brasileiras.

O trabalho envolve o Laboratório de Processamento de Imagens e Computação Gráfica (Lapix), a equipe de competição Ampera Racing e o Programa de Educação Tutorial – Metrologia e Automação (PET-MA) e reúne alunos de graduação e pós-graduação e profissionais de Ciências da Computação e das engenharias Elétrica, Eletrônica, Mecânica, de Produção Elétrica e de Controle e Automação, sob orientação do professor do Departamento de Informática e Estatística da Ufsc, Aldo von Wangenheim.

Os trabalhos ocorrem em duas frentes que se complementam e abrangem o desenvolvimento de software e hardware. Enquanto a Ampera Racing está focada em produzir um carro para levar para competições, em um trabalho pioneiro que pode colaborar para a implementação de disputas estudantis com automóveis do gênero no país, o Lapix se dedica a veículos que possam ser utilizados nas vias brasileiras – com suas estradas de terra, buracos e interrupções no pavimento, condições bastante diferentes daquelas dos países desenvolvidos com base nos quais a maioria dos modelos vêm sendo projetados mundo afora.

Simultaneamente, membros do PET-MA preparam um protótipo para realização de testes de ambas as iniciativas.

Outro diferencial que os projetos da Ufsc apresentam em relação aos demais veículos autônomos é a técnica empregada para reconhecimento de terreno e obstáculos. O sensor mais utilizado atualmente, chamado Lidar, baseia-se em um sistema de Iasers para mapear seus arredores. Apesar de individualmente eles não serem nocivos, os riscos que uma exposição ampliada e contínua possa oferecer aos pedestres preocupam os pesquisadores.

“Grande parte dos carros autônomos hoje em dia, que são aplicados tanto em corrida como em estradas, usa vários lasers desses, em torno de três ou quatro, ao redor do carro para poder fazer esse mapeamento. Hoje em dia, como não têm muitos carros na estrada, não é um perigo a questão da segurança desse laser. Eles não são nocivos à saúde humana, e também tem uma baixa quantidade rodando atualmente, mas, uma vez que tiverem muitos carros autônomos, vai aumentar essa quantidade de lasers, e não tem nenhum estudo para ver qual a segurança e qual seria, digamos, o limite aceitável para esses lasers implementados”, explica Gabriel Antonio Nalin Bettanin, estudante de Engenharia Mecânica e membro do PET-MA.

No lugar do Lidar, são utilizadas câmeras para fazer o mesmo trabalho de mapeamento. Além delas, os carros em desenvolvimento na UFSC contam ainda com GPS, bluetooth e uma série de sensores que medem, entre outros fatores, a aceleração do carro e a rotação e a posição das rodas. Um laser também é equipado, mas apenas como medida de segurança.

Das estradas às pistas de corrida

O Lapix tem se dedicado a pesquisas nessa área desde 2012. No egresso do Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação Thiago Rateke conduziu, durante seu mestrado, um estudo sobre o reconhecimento de caminho em tempo real para veículo autônomo, ao qual deu continuidade no doutorado, com uma tese sobre detecção de caminho navegável em estradas de baixa qualidade – com mudanças de iluminação, alterações no tipo de terreno, buracos, poças e outros obstáculos.

Agora, Gabriel Machado busca, em seu mestrado, que está em andamento no mesmo programa, implementar essas soluções em uma plataforma embarcada. Vale ressaltar que a tecnologia não precisa ser utilizada somente para passeios, mas pode ser uma alternativa, por exemplo, para o monitoramento automatizado de condições das estradas, com veículos autônomos empregados na identificação de problemas e falhas nas vias.

Paralelamente, a Ampera Racing, equipe estudantil criada para competir na categoria de carros elétricos da Fórmula SAE, busca desenvolver um veículo autônomo para participar da competição Fórmula Sae Brasil Driverless. A categoria ainda não existe no país, mas já foi implementada na Europa.

Foto: Reprodução/Ampera Racing.

“A ideia é fazer esse protótipo, sendo pioneiro na área em conjunto com algumas outras universidades que já estão fazendo essa mesma iniciativa, para poder ter um carro funcionando antes da competição”, comenta o estudante de Engenharia Elétrica e integrante da Ampera, Guilherme Soldatelli Vidotto.

“Nós somos praticamente pioneiros, tem mais uma equipe em São Paulo que tem um trabalho um pouco mais consolidado que o nosso. [A nossa ideia] é fomentar para que se veja que realmente as equipes aqui têm interesse e têm a capacidade de fazer um carro, e então conseguirmos estabelecer essa categoria dentro da competição”, complementa Matheus Lenzi dos Santos, também aluno de Engenharia Elétrica e parte da Ampera. Segundo o estudante de Ciências da Computação Nícolas Goeldner, a intenção da equipe é finalizar o carro autônomo no final do próximo ano ou até o início de 2023: “São datas um pouco ousadas, pensando na curva de conhecimento que a gente tem que desenvolver, mas, pensando num cenário ideal, em que a gente tenha mais espaço, para ter dois carros funcionando ao mesmo tempo, e recursos financeiros, seria possível”, completa Guilherme.

Enquanto isso, integrantes do PET-MA estão produzindo um protótipo de carro autônomo em escala reduzida para testes.

“Antes de a gente implementar todos os sensores e algoritmos no carro da Ampera, no carro autônomo, a gente desenvolveu um carro um pouco menor, com os mesmos sensores, a mesma arquitetura de códigos para testar as diferentes abordagens do nosso projeto. Ou seja, a primeira abordagem é a corrida autônoma da Ampera, mas também têm outras abordagens, que envolvem movimentação em terrenos acidentados e estradas não pavimentadas”, explica Bettanin.

A plataforma, portanto, será útil tanto para os estudos do carro de competição quanto para aqueles dos veículos projetados para rodar em áreas urbanas e rurais.

Os carros autônomos da Ufsc ainda não estão funcionando, mas os grupos já fizeram alguns experimentos a partir da inserção do sistema em desenvolvimento no carro elétrico da Ampera, pilotado por um humano. Os vídeos demonstram a detecção de obstáculos e o reconhecimento de diferentes tipos de pavimento.

Formação profissional

Além da contribuição para o desenvolvimento científico e tecnológico do país, os envolvidos nos projetos destacam a importância dos aprendizados adquiridos com a experiência. Patrick Metzner Morais se formou em Engenharia de Produção Elétrica pela Ufsc em 2019 e atualmente trabalha como desenvolvedor de software na Fundação Certi.

Durante a graduação, participou da Fórmula Ufsc – outra equipe de Fórmula SAE da Universidade – e, neste mês, juntou-se ao time da Ampera para colaborar com o projeto de carro autônomo.

“Quando consegui meu primeiro emprego e comecei a trabalhar como desenvolvedor, vi que tudo o que a gente aprende desenvolvendo um projeto desse tipo, desde a parte técnica, mas também a parte de gestão, gestão do tempo, gestão do conhecimento, a parte de responsabilidade com prazos, isso se traduz muito bem para a indústria e para várias outras áreas. Acho que contribui muito para a formação profissional, independente de a pessoa querer ou não seguir carreira na área automotiva”, relata.

Bettanin, que cursa o quinto semestre de Engenharia Mecânica, tem uma visão semelhante.

“Tanto essa experiência com a parte de carro autônomo como também com outros projetos na área de robótica, de computação, acho que dão um ponto de vista muito legal sobre as áreas possíveis de atuação. Todo esse conhecimento, tanto técnico como gerencial, de planejamento de projeto, de gestão de projeto, gestão de tempo, de compromissos, com certeza é um diferencial na vida de qualquer estudante, para a gente não só aplicar os conhecimentos, mas também se descobrir um pouco na área da Engenharia, porque muitas pessoas entram, pode ser em Engenharia Mecânica, Elétrica, mas acabam descobrindo interesses em áreas totalmente diferentes. E acho que participar de grupos multidisciplinares, como o Lapix, também como a Ampera, dá muita liberdade de você sair um pouco dessa classificação de cursos e seguir o interesse que você encontrou, independente de qual é seu curso”, comenta o estudante.

*Com informações de Agecom/Ufsc.