Manna - Internet dos Drones

O que é o mannaIoD?

O mannaIod é um projeto destinado a disseminação e popularização da Internet dos Drones (IoD) em diferentes ambientes, a saber, urbanos, rurais e educacionais.

Recentemente, aplicações que utilizam drones vêm sendo utilizadas em diversos cenários. Destaca-se a utilização de drones na agricultura, com foco na agricultura de precisão e o uso de drones para delivery de mercadorias, que vem atraindo a atenção de grandes empresas, como Amazon e Google.

Nos últimos anos, essas aplicações, que antes utilizavam um único drone controlado por um piloto, começaram a evoluir para sistemas autônomos. Tais sistemas são mais robustos e possuem mais de um drone que se comunicam entre si. Essas aplicações, quando ligadas à Internet, formam a Internet dos Drones.

Além disso, esses sistemas podem ser interligados a diversos dispositivos de IoT, de maneira que formam um ecossistema inteligente em ambientes rurais e urbanos. Assim, faz-se necessária a popularização do conhecimento e dos conceitos relacionados a essas novas possibilidades de aplicações para que estudantes estejam preparados para lidar com e criar tecnologias relacionadas à área de IoD.

O grupo mannaIoD atua diretamente no desenvolvimento de pesquisa de ponta na área de Internet dos Drones, alavancando soluções em diferentes áreas, das quais pode-se citar:

Sustentabilidade;
Smart Delivery;
Acessibilidade;
Monitoramento e sensoriamento;
Computação Urbana;
Privacidade e Segurança.

Conheça os trabalhos desenvolvidos pelo mannaIoD!

Na área educacional:

Minicurso de Introdução à Internet dos Drones

Desenvolvido por: todos os membros do grupo mannaIoD

O minicurso de Internet dos Drones (IoD) tem como objetivo introduzir os principais conceitos das tecnologias relacionadas à utilização de drones e como eles irão desempenhar um papel fundamental na Internet do Futuro. Nesse cenário futurístico, é esperado que os drones irão constituir um tráfego aéreo sobre as nossas cabeças, no que está sendo nomeado como Internet dos Drones (IoD).

No minicurso de IoD, os alunos têm a oportunidade de aprender os conceitos fundamentais relacionados à tecnologia, como os mecanismos de voo de um drone, seus tipos, componentes, questões de ética e segurança, como os drones se comunicam em rede, e como pilotá-lo!

O MannaTeam acredita que uma das melhores maneiras de aprender é colocando a mão na massa! Assim, o curso fornece um drone de brinquedo para o aluno pilotar durante a realização do minicurso.

O minicurso é oferecido tanto na modalidade remota quanto na presencial. Na remota, o curso conta com videoaulas e reuniões virtuais para acompanhamento do desempenho do aluno ao longo do curso. Na modalidade presencial, o minicurso é aplicado por meio de aulas teóricas e práticas.

Saiba mais aqui!

Drone que os alunos utilizam no decorrer do curso

Na área de inovação:

Manna.INO: uma solução para a Internet das Coisas e a variação que usa drones para monitoração do lixo

Desenvolvido por: Thiago de Andrade Beni (IC)

Este projeto tem como premissa uma solução de IoD para detectar lixo e informar a sua localização. Para a identificação do lixo, foi proposto o treinamento de um algoritmo de inteligência artificial usando a tecnologia de detecção de objetos YOLOv5, com uma base de dados que contém imagens de lixo capturadas por drones, chamada UAVVaste. Para testar o modelo criado, foram gravados vídeos usando um drone que sobrevoou um gramado no campus sede da UEM, onde diversos lixos foram dispostos. Como resultado do experimento, o modelo foi capaz de identificar todo o lixo e informar a localização do lixo detectado corretamente.

Saiba mais sobre o Manna.INO aqui!

Manna.Gûyrá: um protótipo de um sistema eletromecânico de delivery de remédios com drone

Desenvolvido por: Ana Paula Vieira Guimarães (IC)

Drones podem ser usados em diferentes aplicações e entre elas estão as entregas com drone, tais como noticiado por empresas como Amazon e outras. As entregas usando drones podem incluir o delivery de medicamentos, órgãos, bolsas de sangue e outros itens relacionados com o atendimento a pessoas em situações de risco, em isolamento, em áreas de desastres ou hostis, melhor idade etc. Este projeto lida com este desafio: estudar a IoD e propor uma solução aplicada a saúde como prova de conceito. O protótipo proposto é um sistema de entrega de medicamentos chamado de Gûyrá (pássaro em Tupi Guarani) projetado com uma caixa instrumentada por sistema eletromecânico. Várias versões do hardware foram desenvolvidas considerando superar os desafios relacionados às dimensões da caixa, ao esquema de trava e ao acoplamento no drone. Os resultados mostram o potencial desta solução e sugerem novas versões utilizando material térmico, sensores de temperatura e duplicação do compartimento.

Saiba mais sobre o Manna.Gûyrá aqui!

MannaIoD - Acessibilidade: um micro ecossistema de Internet dos Drones no contexto de acessibilidade para deficientes visuais

Desenvolvido por: João Pedro Tavares Marques (IC)

A cegueira e a baixa visão afetam milhões de pessoas no mundo, e há dificuldades nos ambientes públicos e privados para locomoção dos deficientes visuais, que têm sido auxiliados por cães guias e, com o Manna IoD, poderão dispor de uma alternativa baseada em drones. A solução proposta neste projeto é uma prova de conceito do uso de drones em soluções de acessibilidade. Um sistema tem sido desenvolvido para que drones desempenhem a função de “cães guias”, visando auxiliar na rotina dos deficientes visuais.

Drones na exploração espacial: coleta de amostras do solo

Desenvolvido por: Gabriele Vilas Boas Takano (IC)

A partir da amostragem do solo é possível determinar a presença de substâncias e compostos que indiquem a sua qualidade, bem como a evolução do local e, até mesmo a presença ou não de microrganismos vivos, o que permite ações como o manejo do solo na agricultura de precisão, o estudo sobre a história de locais remotos em nosso planeta na geologia e a possível presença de vida em outros planetas na astrobiologia. Este projeto tem o foco de utilizar drones na astrobiologia, buscando não só impulsionar o desenvolvimento e aperfeiçoamento de tecnologias dentro de um cenário desafiador, mas, sobretudo, aumentar o interesse dos jovens pela ciência e carreiras científicas. Dessa forma, foi idealizado um protótipo para a divulgação científica: um coletor de amostras do solo, acoplável a drones, já que estes são capazes de explorar locais em que humanos e rovers não conseguem chegar, além da inserção do conceito de Internet dos Drones (IoD) para a comunicação e armazenamento das amostras coletadas com um segundo drone.

Saiba mais sobre o protótipo aqui!

Drones para situações de resgate

Desenvolvido por: Michelle Mirany da Costa (IC)

Devido à sua rápida movimentação e acesso a locais de difícil acesso, drones têm o grande potencial de serem utilizados em situações emergenciais de resgate. O objetivo geral deste projeto é desenvolver como prova de conceito um protótipo de “drone salva-vidas” para auxílio no resgate de afogamentos. Nesse protótipo, será possível realizar o acoplamento de boias ao corpo do drone vigilante e acionar a liberação da boia ao pressionar o botão no aplicativo do smartphone.

Saiba mais sobre o protótipo aqui!

Na área de pesquisa e desenvolvimento:

Mecanismos de proteção para a Internet dos Drones

Desenvolvido por: Alisson Renan Svaigen (DO)

Assim como em outras redes móveis, tanto a infraestrutura da rede IoD como as entidades envolvidas no ambiente (drones, carros, pessoas, smarpthones) devem ter mecanismos de proteção que garantam requisitos de privacidade e segurança. No entanto, IoD representa um novo cenário com características bem específicas. Desse modo, duas importantes perguntas podem ser formuladas:

(1) “Os mecanismos de proteção existentes (isto é, propostos originalmente para outras redes móveis) conseguem fornecer a mesmo nível de proteção num ambiente IoD?”.

(2) “Caso esses mecanismos não consigam atingir tal nível, é possível adaptá-los para garantir segurança e privacidade em IoD?”

Estas questões representam desafios em aberto na área de pesquisa de Redes de Computadores. Obter a resposta para elas pode trazer avanços significativos relacionados ao desenvolvimento de mecanismos de proteção para IoD. Desse modo, o objetivo principal desta tese é estudar o design de mecanismos de proteção para o paradigma de IoD, considerando as características específicas do ambiente. Sendo uma tese ainda em desenvolvimento, os resultados parciais dessa pesquisa já resultaram em mais de 8 artigos científicos, publicados em conferências, revistas e periódicos de alto impacto na comunidade científica.

Confira algumas das publicações aqui!

Projeto e análise de protocolos de roteamento para a Internet dos Drones

Desenvolvido por: Lailla Milainny Siqueira Bine (DO)

A comunidade científica ainda está discutindo, estudando e investigando a melhor forma de implementar a rede para tornar IoD viável, confiável e eficiente. Além disso, os princípios que norteiam as redes sem fio terrestres e mesmo as redes tradicionais de VANTs (Veículos Aéreos Não Tripulados) não se aplicam à IoD principalmente porque permite que drones distintos, realizando diferentes aplicações, compartilhem o espaço aéreo. A topologia dinâmica da rede, o uso de vias aéreas, a distribuição regular de drones, a alta velocidade de drones e as suas limitações energéticas tornam esse paradigma único.

Desse modo, é necessário investigar novos protocolos e métodos de geração de planos de voo para preencher as lacunas existentes em IoD. Assim, o objetivo principal dessa tese é propor topologias e frameworks para organizar o espaço aéreo e desenvolver novos protocolos para disseminar dados de maneira eficiente em IoD. Sendo uma tese ainda em desenvolvimento, os resultados parciais dessa pesquisa já resultaram em mais de 7 artigos científicos, publicados em conferências, revistas e periódicos de alto impacto na comunidade científica.

Confira algumas das publicações aqui!

Manna_OR: um estudo sobre os aspectos de navegação dos elementos da Internet dos Drones

Desenvolvido por: Juliana Verga Shirabayashi (Pós-DO)

Este projeto tem como foco o estudo e o desenvolvimento de aplicações relacionadas ao problema de otimização de rotas terrestres com controle de tráfego e rotas para que os drones autônomos possam seguir sobre as vias terrestres já demarcadas, otimizando as rotas e controlando o fluxo através da comunicação pela Internet dos Drones (IoD). O projeto tem foco na integração da otimização de rotas com a Internet dos Drones (IoD) para o desenvolvimento de aplicações que visem a mobilidade urbana adequada. Os objetivos e metas definidos envolvem o avanço científico na área de projeto de mobilidade urbana, bem como contribuições para a área de otimização de rotas e Internet dos Drones. Os resultados esperados incluem a publicação de artigos em veículos de qualidade, a articulação de competências para geração de novas metodologias e aplicações em problemas de otimização de rotas relacionados com a Internet dos Drones, registros de software, patentes e inovações que atendam às necessidades da sociedade e a atração de talentos humanos com potencial para o desenvolvimento de produtos e serviços com alto conteúdo tecnológico.

Jonathan Vinícius Kaizer

Pesquisador(a)

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