Soluções inerciais para máquinas de construção autônomas

A principal diferença entre um Sistema de Referência de Atitude e Direção (AHRS) e um Sistema de Navegação Inercial (INS) está em sua funcionalidade e no escopo dos dados que fornecem.

O AHRS fornece informações de orientação - especificamente, a atitude (inclinação, rotação) e o rumo (guinada) de um veículo ou dispositivo. Normalmente, ele usa uma combinação de sensores, incluindo giroscópios, acelerômetros e magnetômetros, para calcular e estabilizar a orientação. O AHRS gera a posição angular em três eixos (inclinação, rotação e guinada), permitindo que um sistema entenda sua orientação no espaço. Ele é frequentemente usado na aviação, em UAVs, na robótica e em sistemas marítimos para fornecer dados precisos de atitude e direção, o que é fundamental para o controle e a estabilização do veículo.

Um INS não apenas fornece dados de orientação (como um AHRS), mas também rastreia a posição, a velocidade e a aceleração de um veículo ao longo do tempo. Ele usa sensores inerciais para estimar o movimento no espaço 3D sem depender de referências externas, como o GNSS. Ele combina os sensores encontrados no AHRS (giroscópios, acelerômetros), mas também pode incluir algoritmos mais avançados para rastreamento de posição e velocidade, muitas vezes integrando-se a dados externos, como GNSS, para aumentar a precisão.

Em resumo, o AHRS se concentra na orientação (atitude e rumo), enquanto INS fornece um conjunto completo de dados de navegação, incluindo posição, velocidade e orientação.

Real-Time Kinematic (RTK) é uma técnica precisa de navegação por satélite usada para aumentar a precisão dos dados de posição derivados de medições do Sistema Global de Navegação por Satélite (GNSS). Ela é amplamente utilizada em aplicações como levantamento topográfico, agricultura e navegação de veículos autônomos.

Usando uma estação base que recebe sinais GNSS e calcula sua posição com alta precisão. Em seguida, ela transmite dados de correção para um ou mais receptores itinerantes (rovers) em tempo real. Os rovers usam esses dados para ajustar suas leituras GNSS, aumentando sua precisão posicional.

O RTK fornece precisão em nível de centímetro ao corrigir os sinais GNSS em tempo real. Isso é significativamente mais preciso do que o posicionamento GNSS padrão, que normalmente oferece precisão de poucos metros.

Os dados de correção da estação base são enviados para os rovers por meio de vários métodos de comunicação, como rádio, redes de celular ou Internet. Essa comunicação em tempo real é fundamental para manter a precisão durante operações dinâmicas.

O georreferenciamento em sistemas de construção autônomos refere-se ao processo de alinhamento de dados de construção, como mapas, modelos ou medições de sensores, com coordenadas geográficas do mundo real. Isso garante que todos os dados coletados ou gerados por máquinas autônomas, como drones, robôs ou equipamentos pesados, sejam posicionados com precisão em um sistema de coordenadas globais, como latitude, longitude e elevação.

No contexto da construção autônoma, o georreferenciamento é fundamental para garantir que o maquinário opere com precisão em grandes canteiros de obras. Ele permite a colocação precisa de estruturas, materiais e equipamentos usando tecnologias de posicionamento baseadas em satélite, como o GNSS (Global Navigation Satellite Systems), para vincular o projeto a um local no mundo real.

O georreferenciamento permite que tarefas como escavação, nivelamento ou deposição de material sejam automatizadas e controladas com precisão, melhorando a eficiência, reduzindo erros e garantindo que a construção siga as especificações do projeto. Ele também facilita o acompanhamento do progresso, o controle de qualidade e a integração com os Sistemas de Informações Geográficas (GIS) e a Modelagem de Informações de Construção (BIM) para aprimorar o gerenciamento de projetos.