PEIXE ROBÔ: Veículo Submergível Semiautônomo

Abstract

A Embrapa Agricultura Digital, centro de pesquisa e desenvolvimento para o agronegócio sediado em Campinas – SP, deseja incentivar a emergente piscicultura brasileira por meio de veículos submergíveis semiautônomos. Este projeto tem como objetivo formular o conceito preliminar de um Peixe Robô para o monitoramento da criação de tilápias, além de implementar seus subsistemas de instrumentação e submersão. Empregou-se uma metodologia combinada do modelo V com o método de Pahl & Beitz, com abordagem sistemática de projeto conceitual e ênfase em integração e testes dos elementos mecatrônicos. Para o monitoramento da qualidade da água, implementou-se uma malha de instrumentação com sensores calibrados de temperatura, pH e turbidez. A filmagem foi realizada pelo módulo de visão computacional OpenMV M7, com suporte para gravação de vídeo em cartão SD e comunicação Serial. Testes em água turva com três sensores de distância diferentes revelaram a necessidade de buscar um módulo ultrassônico com um intervalo de medição mais adequado. O mecanismo de submersão é baseado na variação da densidade do veículo por meio de um tanque de lastro de volume variável e um feedback de profundidade fornecido por um sensor de pressão diferencial. A integração do sistema foi feita via software embarcado em um Arduino Nano com arquitetura de timers e protocolo de comunicação Serial. O teste do protótipo integrado em água com controle on-off revelou a necessidade de aprimorar a dinâmica de submersão por meio de estratégias mais rápidas e eficazes de controle da posição do pistão do tanque de lastro.Embrapa Agricultura Digital, a research and development center for agribusiness located in Brazil, aims to promote the emerging Brazilian fish farming industry through semi-autonomous underwater vehicles. This project intends to formulate the preliminary concept of a robotic fish for monitoring tilapia farming, as well as to implement its instrumentation and submersion subsystems. A combined methodology of the V-model with the Pahl & Beitz method was used, with a systematic approach to conceptual design and emphasis on integration and testing of mechatronic elements. For monitoring water quality, an instrumentation network with calibrated sensors for temperature, pH, and turbidity was implemented. Filming was carried out by the OpenMV M7 computer vision module, with support for video recording on an SD card and Serial communication. Tests in turbid water with three different distance sensors revealed the need to look for an ultrasonic module with a more suitable measurement range. The submersion mechanism is based on varying the vehicle's density through a variable volume ballast tank and depth feedback provided by a differential pressure sensor. The system integration was done via embedded software on an Arduino Nano with a timer architecture and Serial communication protocol. Testing of the integrated prototype in water with on-off control revealed the need to improve the dynamics of submersion through quicker and more effective control strategies of the ballast tank piston position.