DESENVOLVIMENTO DO ROBÔ DA EQUIPE DAREDEVIL PARA O IEEE OPEN DA CBR UNIFEI 2012

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1 DESENVOLVIMENTO DO ROBÔ DA EQUIPE DAREDEVIL PARA O IEEE OPEN DA CBR UNIFEI 2012 ÍCARO GARGIONE, LUCAS F. PEROTTI, CHRISTIANO H. REZENDE, DIEGO DE M. VIEIRA, GUSTAVO L. LOPES, GUILHERME SOUSA BASTOS. INSTITUTO DE ENGENHARIA DE SISTEMAS E TECNOLOGIA DA INFORMAÇÃO S: ICAROGARGIONE@GMAIL.COM, LUCASFPEROTTI@GMAIL.COM, C.H.REZENDE@HOTMAIL.COM, MACGYVER.ECA@GMAIL.COM, GUSTAVOLLPS@GMAIL.COM, SOUSA@UNIFEI.EDU.BR. Abstract This report talks about the conceptions and ideas developed by the group in order to solve the problems given by the IEEE OPEN challenge in the year of 2013 on the CBR contest. It talks about some of the main mechanisms and systems in the project and gives the reader an idea of how the robot shall look and work like. Keywords IEEE OPEN, UNIFEI, Daredevil, CBR Resumo Este artigo aborda os conceitos e ideias desenvolvidos pelo grupo para resolver os problemas dados pelo desafio IEEE OPEN na CBR Aqui estão dissertados os principais mecanismos e sistemas no projeto e a ideia geral de como o robô deverá parecer e funcionar. Palavras-chave IEEE OPEN, UNIFEI, Daredevil, CBR. 1 Introdução A participação da UNIFEI na Competição Brasileira de Robótica ocorre há anos, mas esse ano, pela primeira vez, a universidade preparou uma equipe e um projeto voltados para a modalidade IEEE OPEN. Os integrantes da equipe participaram de eventos menores da própria UNIFEI. Um destes eventos foi o DUEL organizado pelo Centro Acadêmico da Engenharia de Controle e Automação competindo com um robô autônomo e outro controlado remotamente. A elaboração do projeto para IEEE OPEN foi dividida em três etapas estratégicas: ambiente, mecânica e programação. O intuito foi desenvolver uma máquina versátil para resolver o desafio proposto da maneira mais simples. A partir das informações fornecidas pela organização do evento o campo de prova foi analisado e os primeiros esboços do projeto elaborados (ver figura 5 em anexo). A segunda etapa consiste na montagem do chassi, escolha do modelo, montagem e preparação para acoplagem de periféricos. Para esta etapa a equipe analisou os vídeos de 2012, observou os robôs e seus desempenhos em prova. O estudo cuidadoso para posicionamento dos sensores possibilita uma programação mais simples das rotinas a serem realizadas. A grande inovação no projeto Daredevil em relação aos outros é o método de recolher as latas. Utilizando o conceito de quanto mais simples, melhor, reduzimos a quantidade de motores, sensores e de processamento necessário para o sistema de recolhimento, criando assim um sistema. A equipe, então, deve voltar seus esforços para o desafio de interpretar o terreno, reconhecer obstáculos, alvos, limites territoriais e o depósito de lixo. 2.1 O Chassi 2 Sistema Mecânico O chassi utilizado no projeto será o Rover 5, vendido pela Sparkfun. Por ser um chassi voltado para estudantes e hobbistas ele é bem versátil e de fácil manuseio. Ele pesa (sem bateria) menos de 1,2kg, possui 4 motores independentes, cada um com uma caixa de redução e um encoder de efeito hall. Tabela 1: Características dos Encoders Tensão Nominal do Motor: Corrente de Sobrecarga: Torque com Rotor Parado: 7,2 V 2,5 A 10 Kg*cm Fator de Transferência: 86,8:1 Tipo de Encoder: Resolução do Encoder: Velocidade Máxima: Quadratura 333 mudanças / ciclo 1 Km/h

2 2.2 Sistema de Recolhimento de Latas O sistema de recolhimento das latinhas consiste em uma rampa com um rotor que as impulsiona para o reservatório localizado acima do robô. Para que as latinhas fiquem na posição exata de rolagem para dentro do reservatório, braços nas laterais formando um V serão colocados, assim ela será empurrada para frente até que se se posicione corretamente. O rotor terá uma superfície de borracha ou outro material para que haja atrito suficiente e a lata seja levada pra cima. 3 Sensores Os principais sensores do robô serão quatro sensores de distância HC-SR04. Eles estarão dispostos na frente do robô com o intuito de identificar: A presença de um objeto à frente do robô. Coletar dados sobre a altura do objeto. Coletar dados sobre a largura do objeto. Identificar o alinhamento do objeto em relação ao robô. Figura 2: Disposição dos Sensores no Robô Os sensores 1, 2 e 3 têm como função identificar a presença, a localização em relação ao robô e o comprimento do objeto. E o sensor 4 existe para identificar objetos altos. Um objeto largo, que seja detectado por mais de dois sensores, com certeza não é uma lata. Sendo assim um obstáculo ou o depósito de lixo. A principal diferença entre um obstáculo e do depósito é a altura. Para isso há o sensor 4, que, se ativado, indica com certeza que o objeto à frente do robô é um obstáculo. A tabela explicativa do comportamento do robô em função da ativação dos sensores encontra-se na tabela 3 em anexo. 4 Algoritmo Base Figura 1: Sensor HC-SR04 Tabela 2: Dados Técnicos do Sensor HC-SR04 Dados Técnicos do Sensor HC-SR04 Tensão de Trabalho 5 V Corrente de Trabalho 2 ma Frequência de Trabalho 40 Hz Alcance Máximo 4,5 m Alcance Mínimo 2 cm Ângulo de Visão 15º Resolução 1 cm A disposição dos sensores HC-SR04 será de tal forma a permitir que o robô reconheça a diferença entre alvo e obstáculo. Segue abaixo um esboço da disposição dos sensores: Com a eliminação da necessidade de um algoritmo para o controle do sistema de captura, o algoritmo base do robô precisa apenas concentrar-se em identificar latas, captura-las, identificar obstáculos, o depósito e desviar dos mesmos. O robô deverá ser controlado através de um Arduino UNO ou um Arduino MEGA. Esse meio de controle foi escolhido por sua versatilidade e robustez. O fluxograma abaixo explica de forma simplificada a linha de raciocínio que o robô deverá seguir. 5 Considerações Finais O trabalho terá sua conclusão efetiva durante a competição. Todo preparo e planejamento culmina para o evento no qual a eficiência do projeto será posta à prova. A equipe alcançou um objetivo importante durante a elaboração do projeto, construção do robô e testes unindo o conhecimento teórico às atividades práticas. Durante este processo tanto a equipe quanto seus membros amadureceram até o ponto atual. Para avançar será necessário um desafio ainda maior, ou seja, enfrentar outras equipes

3 e aprender com os resultados. O aprendizado é um processo contínuo e é necessário o esforço cotidiano para se atingir a excelência. 6 Agradecimentos A equipe agradece ao Professor Guilherme Sousa Bastos pela inscrição no evento, pelos seus inúmeros esforços para conciliar seus trabalhos como orientador de nosso projeto, professor e coordenador do curso de Engenharia de Controle e Automação. Somos gratos aos membros da CBR por todo o trabalho na organização e realização do evento. 7 Referências Bibliográficas SparkFun. Datasheet Rover 5. Disponível em: < er %205%20Introduction.pdf>. Acesso em: 20 de ago Deal Extreme. HC-SR04 Ultrasonic Sensor Distance Measuring Module. Disponível em: < Acesso em: 16 ago Anexos 8.1Figuras Figura 3: Medidas do chassi

4 Figura 4: Fluxograma do Algoritmo Base

5 Figura 5: Rascunho do sistema de coleta 8.2 Tabelas Tabela 3: Comportamento do Robô em função dos Sensores Sens. 4 Sens. 3 Sens. 2 Sens. 1 Resposta Procure por objetos Vire rápidamente para a DIREITA Lata à frente. Vá para frente Lata deitada ligeiramente à direita. Curva leve à DIREITA Vire rápidamente para a ESQUERDA ERRO (ou objetos à esquerda e à direita) Lata deitada ligeiramenteà esquerda. Curva leve para a ESQUERDA Depósito de Lixo Obstáculo. Desvie Obstáculo. Desvie Obstáculo. Desvie Obstáculo. Desvie Obstáculo. Desvie Obstáculo. Desvie Obstáculo. Desvie Obstáculo. Desvie

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