Defesa de Dissertação de Mestrado de Dickson Henrique Justino Daniel – 14/04/2025, 13h, na sala 310 do Instituto de Computação
Integração de Tecnologias de Inteligência Artificial e Internet das Coisas em Veleiros Autônomos: O Caso do F-Boat e a Arquitetura OpenBoat
Resumo:
No panorama da robótica, os veleiros autônomos se destacam como plataformas promissoras para diversos fins, desde exploração científica até monitoramento ambiental. O veleiro autônomo F-Boat representa um exemplo dessa tecnologia, sendo projetado para monitoramento ambiental em ecossistemas marinhos e integrando sensores para coleta de dados e algoritmos de Inteligência Artificial para navegação autônoma.
Neste trabalho propomos e apresentamos a arquitetura conceitual OpenBoat, desenvolvida com o objetivo de criar uma infraestrutura robusta e flexível, inspirada no modelo do Industry IoT Consortium e fundamentada nos princípios da Arquitetura Orientada a Serviços (SOA). Estruturada em camadas, a OpenBoat garante interoperabilidade, escalabilidade e comunicação eficiente entre sistemas de bordo e a nuvem. Além da arquitetura OpenBoat, a pesquisa aborda sua implementação prática, destacando a modularidade e a flexibilidade da solução, bem como a integração entre os diversos componentes envolvidos e a viabilidade do uso de tecnologias comerciais prontas (COTS).
Os experimentos realizados para validar o trabalho demonstraram a eficácia da arquitetura proposta em cenários de bancada, com foco na integração e no desempenho dos componentes do sistema. Foram avaliados aspectos como a comunicação entre sensores, atuadores e sistemas de controle, bem como a capacidade do veleiro em operar autonomamente. Os resultados indicaram que a arquitetura OpenBoat e nossa implementação concreta dela, F-Boat, é capaz de atender aos requisitos de navegabilidade, robustez e escalabilidade necessários para veleiros autônomos, destacando sua aplicabilidade em contextos de monitoramento ambiental e exploração marítima.
Abstract:
In the panorama of robotics, autonomous sailboats stand out as promising platforms for various purposes, ranging from scientific exploration to environmental monitoring. The autonomous sailboat F-Boat represents an example of this technology, designed for environmental monitoring in marine ecosystems and integrating sensors for data collection and Artificial Intelligence algorithms for autonomous navigation.
In this study, we propose and detail the conceptual architecture OpenBoat, developed with the goal of creating a robust and flexible infrastructure, inspired by the Industry IoT Consortium model and based on the principles of Service-Oriented Architecture (SOA). Structured in layers, OpenBoat ensures interoperability, scalability, and efficient communication between onboard systems and the cloud. In addition to the OpenBoat architecture, the research addresses its practical implementation, highlighting the modularity and flexibility of the architecture, as well as the integration of its various components and the feasibility of using Commercial Off-The-Shelf (COTS) technologies.
The experiments conducted to validate the work demonstrated the effectiveness of the proposed architecture in bench scenarios, focusing on the integration and performance of system components. Aspects such as communication between sensors, actuators, and control systems were evaluated, as well as the sailboat’s ability to operate autonomously. The results indicated that the OpenBoat architecture, along with its concrete implementation in the F-Boat, meets the requirements of navigability, robustness, and scalability needed for autonomous sailboats, emphasizing its applicability in environmental monitoring and maritime exploration contexts.
Banca examinadora:
Prof. Esteban Walter Gonzalez Clua, UFF – Presidente
Prof. Raphael Pereira de Oliveira Guerra, UFF
Prof. Flávia Coimbra Delicato, UFF
Prof. Diego Nunes Brandão, CEFET/RJ