A XQuad, equipe de professores e pós-graduandos da UFMG, foi uma das nove – e única na América Latina – a se classificar para a segunda etapa da Artificial Intelligence Robotic Racing (AIRR), competição de drones autônomos que reuniu, na primeira fase, times de 400 universidades em todo o mundo. A disputa se dá pela operação desses equipamentos apenas pelo processamento em seu computador interno, sem pilotos.
A competição desafia equipes de cientistas a produzir protótipos, com base em inteligência artificial, para uma corrida de drones não tripulados. Os equipamentos devem cumprir trajeto predefinido sem a interação de humanos, ou seja, a definição da trajetória e o desvio de possíveis obstáculos são feitos pelo próprio dispositivo.
Victor Miranda, estudante de pós-graduação em Engenharia Elétrica e um dos integrantes da equipe, salienta que o desafio da competição está em projetar algoritmos que possibilitem a navegação automática. “Como um dos requisitos da corrida é não se valer de sistemas de geolocalização, como o GPS, o drone se orienta apenas por câmeras e sensores, como acelerômetro e giroscópio. Dessa forma, o código embarcado nele deve ser capaz de interpretar esses dados e propor comandos precisos para o aparelho”, explica o estudante.
Criada neste ano, a AIRR integra o circuito da Drone Racing League (DRL), liga profissional internacional de corrida de drones, na qual pilotos manipulam esses equipamentos em circuito fechado. A AIRR é uma ramificação dessa competição, porém na nova modalidade de protótipos não tripulados. As fases da DRL são transmitidas ao vivo para mais de 40 países por diferentes canais de televisão. As primeiras etapas da corrida dos modelos autônomos ocorrem virtualmente.
O grupo campeão receberá um milhão de dólares para o desenvolvimento de novos projetos, além da oportunidade de enfrentar o piloto campeão da liga tripulada da DLR. Caso o protótipo vença o humano, a equipe receberá mais 250 mil dólares.
Como explica o professor Douglas Macharet, um dos coordenadores da equipe, a formação da XQuad se deu após reunião de estudantes e professores da Ciência da Computação e da Engenharia Elétrica. “A competição transversaliza temáticas de pesquisa de muitos dos nossos alunos, que desenvolvem seus trabalhos nas áreas de robótica e computação”, diz. A XQuad surgiu da colaboração de estudantes de pós-graduação do Laboratório de Sistemas de Computação e Robótica (Coro/Macro), do Departamento de Engenharia Elétrica e do Laboratório de Visão Computacional e Robótica (VeRLab), do Departamento de Ciência da Computação.
Prova de obstáculos
A primeira etapa da competição foi composta de três fases: uma para a apresentação das equipes e seus respectivos membros e as duas restantes para a proposição dos códigos. Todas foram realizadas on-line durante os meses de fevereiro e março deste ano. Em simulador fornecido pela organização, cada equipe desenvolveu um algoritmo para os protótipos, que deveriam percorrer um circuito no menor tempo possível, transpondo os gates, espécies de portais ou janelas que o drone deveria atravessar.
De acordo com o professor Gustavo Freitas, também coordenador da XQuad, as equipes devem propor modelos de inteligência artificial. “Com base no método de fusão sensorial [processamento lógico dos dados produzidos pelos sensores], o drone tem de se localizar e percorrer o trajeto definido, sem colidir com portais. O algoritmo deve ser capaz de processar as interferências e propor novas trajetórias para o drone”, afirma Freitas. “Começamos a escrever as primeiras linhas dos nossos códigos ainda nas férias, em janeiro. Nos nossos testes, os protótipos chegaram a alcançar velocidades de 90km/h”, esclarece Victor Miranda. As simulações foram registradas em vídeo.
Henrique Machado, aluno do mestrado em Engenharia Elétrica, relata outra dificuldade: a incerteza na localização dos gates. Segundo ele, a posição dos portais foi propositalmente passada com baixa precisão pela organização. “É preciso ter uma estratégia de planejamento e controle robusta para essas incertezas. O objetivo dos avaliadores era comprovar se, de fato, as ações do equipamento estavam sendo tomadas em tempo real, ou seja, assegurar se ele era inteligente mesmo”, brinca Machado.
No MIT
As próximas etapas da competição serão realizadas presencialmente nos meses de agosto, setembro e outubro, no Massachusetts Institute of Technology (MIT), em Boston, Estados Unidos. A XQuad lançou campanha de arrecadação virtual para custear os gastos da viagem (www.kickante.com.br/campanhas/desafio-mundial-corrida-drones-autonomos). O grupo campeão receberá um milhão de dólares para o desenvolvimento de novos projetos, além da oportunidade de enfrentar o piloto campeão da liga tripulada da DLR. Caso o protótipo vença o humano, a equipe receberá mais 250 mil dólares.
Nessas novas etapas, as nove equipes selecionadas deverão desenvolver códigos para drones físicos. Durante alguns dias no MIT, cada time terá contato com o drone que será utilizado na competição e poderá realizar testes para refinamento do código. Após essa etapa, durante as rodadas de corrida, os algoritmos não mais poderão ser alterados.
A participação da XQuad nas próximas etapas poderá ser acompanhada por meio do seu portal e das redes sociais: facebook e instagram.
Assista ao vídeo da TV UFMG sobre o trabalho da equipe: