Carros voadores, drones e outros veículos de mobilidade aérea urbana têm potencial real para fornecer soluções eficientes de transporte e entrega, mas o que acontece se um drone entregando cheeseburgers quebrar em um parque da cidade ou no meio de uma rua movimentada? Pesquisadores da Universidade de Illinois Urbana-Champaign desenvolveram um método para medir a capacidade dos veículos de se recuperar e completar sua missão com segurança.
"Os engenheiros criam muita redundância em todos os sistemas, porque a falha não é uma opção quando se trata de garantir a segurança", disse Melkior Ornik, professor do Departamento de Engenharia Aeroespacial de Illinois. "Quando os acidentes acontecem, o sistema do veículo requer uma espécie de replanejamento rápido e em tempo real para continuar sua missão ou, menos ideal, descobrir uma missão alternativa segura. Por exemplo, o drone com defeito pode não conseguir chegar ao seu destino, mas tem poder suficiente para evitar uma área altamente povoada e cair em um campo vazio."

Ornik desenvolveu uma noção que ele chama de resiliência quantitativa de um sistema de controle que tenta estabelecer as capacidades de um sistema após sofrer um evento adverso. Um cenário examinou a capacidade de se recuperar da perda de um atuador – quando um motor, leme ou outra peça é danificado e você não tem mais controle sobre uma parte do seu sistema.

"Os outros casos analisaram situações em que todos os atuadores ainda funcionam, mas não com potência total", disse Ornik. "Digamos, você está dirigindo seu carro e de repente você só pode girar o volante um quarto de volta, não totalmente. Estamos tentando estabelecer como ainda controlar o sistema da forma mais segura possível depois de uma coisa dessas. acontece."

Ornik disse que calcular a resiliência quantitativa é uma tarefa complexa, pois requer a resolução de quatro problemas de otimização aninhados, possivelmente não lineares.

"A principal contribuição técnica deste trabalho é que fornecemos um método eficiente para calcular a resiliência quantitativa", disse ele. "Apoiando-se na teoria de controle e em dois novos resultados geométricos, reduzimos o cálculo da resiliência quantitativa a um único problema de otimização linear".

Parte do projeto foi uma colaboração industrial com a Bihrle Applied Research, Inc. "Esta foi minha primeira experiência com esse tipo de esforço colaborativo. A Bihrle é uma empresa aeroespacial interessada em ferramentas para garantir a segurança de aeronaves e veículos aéreos urbanos e estar preparada para quando algo ruim acontece. Essa capacidade de trabalhar quando o equipamento funciona mal tem implicações na vida real."