ROBÔ DE SUMÔ ROBO AUTÔNOMO COM PROCESSAMENTO DISTRIBUÍDO

Transcrição

1 ROBÔ DE SUMÔ ROBO AUTÔNOMO COM PROCESSAMENTO DISTRIBUÍDO Lorenzi, Luan Cizeski de 1 ; Vargas, Dionathan Luan de 2 ; Pelegrin, Jessé de 3 ; 1,2 Instituto Federal Catarinense, Luzerna/SC INTRODUÇÃO Tendo em mente que os robôs estão presentes em diversas atividades antes executadas pelas pessoas, pode-se citar o uso dos robôs para soldas, para o desarmamento de minas e bombas, combater incêndios, efetuar salvamentos de emergência, empilhadeiras automáticas e ainda seu uso em processos de alta tecnologia, como por exemplo o robô Curiosity, usado pela NASA na missão Mars Science Lab em Inicialmente propõe-se uma arquitetura baseada na teoria de controle supervisório de Sistemas Eventos Discretos(SED s) introduzida por Ramadge e Wonham para sua implementação. A teoria de SED s permite a modelagem de processos e a síntese automática de surpevisores. Foram estudados também, conceitos de inteligência artificial usando a Lógica Fuzzy (Azevedo, 2000). Para obter um sistema de controle e lógica reconfigurável de boa eficiência e agilidade é necessário uma longa pesquisa dentro de uma metodologia especifica de desenvolvimento. O principal obstáculo no desenvolvimento de um robô autônomo é a implementação do sistema de controle. São dois aspectos que marcam esta barreira, num primeiro momento, requere-se de um sistema de controle de tamanho reduzido para não interferir na mobilidade do robô. Depois disso, a complexidade do algoritmo de programação é elevada por causa das trajetórias não prédefinidas, fazendo com que os conhecimentos adquiridos sejam testados. O objetivo deste trabalho é propor uma forma sistemática para implementação de supervisores em microcontroladores com processamento distribuído, vindo a utilizá-los em um robô de sumô que participará de competições de sua categoria, além de criar um 1 Curso de Bacharelado em Engenharia de Controle e Automação 2 Curso de Bacharelado em Engenharia de Controle e Automação 3 Professor do Ensino Básico, Técnico e Tecnológico do Instituto Federal Catarinense Campus Luzerna Trabalho financiado com apoio do IFC

2 mecanismo de busca do robô adversário, um sistema de controle para defesa e ataque e criar uma lógica para o funcionamento autônomo. MATERIAL E MÉTODOS O sumô é um esporte originário do Japão onde dois adversários devem se enfrentar dentro de uma área delimitada com o objetivo de derrubar ou empurrar o adversário para fora do ringue. [1] No sumô são proibidos socos, pontapés, puxões de cabelo e mordidas. As rasteiras e os empurrões são os principais movimentos.[2] Na disputa de robôs de sumô existem também regras específicas que devem ser seguidas, sob pena de falta técnica e até desqualificação do competidor. As regras gerais se retringem nas seguintes condições (a) o robô não deve ultrapassar 3kg de peso total, (b) as dimensões máximas devem ser de 20 centímetros quadrados e altura indeterminada e (c) o robô não deve possuir nenhuma característica tida como destrutiva.[3] A Robotic Industries Association (RIA) define um robô como sendo um manipulador programável multi-funcional capaz de mover materiais, partes, ferramentas ou dispositivos específicos através de movimentos variáveis programados para realizar uma variedade de tarefas. [4] Com o nível de competições internacionais aumentando mais a cada dia, surge a necessidade de constante aprimoramento no desempenho do robô, o que implica tanto na mudança física como no desempenho do software autônomo, implicando assim, em ajustes e novos métodos de competir. Tendo por base a necessidade de aperfeiçoamento para conquista de mais e melhores vitórias nas competições, os aprimoramentos feitos pela equipe passaram pela parte física do robô e pelo software, nesse,contando com técnicas e conceitos pouco utilizados na área de robótica autônoma básica, onde o processamento distribuído de dados é pouco usual. Como a proposta inicial foi a criação de um robô autônomo, era necessário um controle interno de velocidade e de movimentação, que foi alcançado construíndo-se a placa de potência, a qual ajustava a tensão enviada aos motores. Esse sistema de placa de potência tem diversos usos, inclusive dentro de empresas de geração de energia, fazendo parte até mesmo do sistema de controle de usinas hidrelétricas. 2

3 Na placa de controle é que surgiram os maiores desafios, mas também as melhores técnicas de resolução de problemas. Era necessário uma maior capacidade de duração das baterias, em conjunto com um estilo de processamento diferente dos utilizados junto a categoria dos robôs de sumô. Foram feitas as mudanças para um processamento compartilhado, que permite uma maior velocidade de reação do robô aos eventos que acontecem ao seu redor, além de proporcionar uma significativa economia das baterias. Foram usados dois microcontroladores distintos para que o duplo processamento ficasse funcionando conforme a necessidade do projeto. O mais potente deles, chamado de PIC18F4520, ficou responsável pelo monitoramento dos dois sensores ultrassônicos dianteiros e pelos dois laterais, enquanto o menos potente, chamado Attiny85, cuida somente do sensor traseiro, que precisa ser constantemente lido, pois é o lado mais desprotegido do robô. Essas mudanças garantem a melhora necessária para que as competições internacionais possam ser alcançadas, além de servir de base para opções futuras de modelos mais avançados de robôs autônomos, como os utilizados em linhas industrias e até mesmo em viagens espaciais. Convencionando o fato que o robô tem várias etapas de montagem e pode atender diversas funções com a configuração adotada, deve-se notar resultados parciais, que finalizados, atendem as necessidades específicas do projeto. Numa primeira etapa, concluiu-se a montagem do chassis, dos motores e das rodas, criando assim, um robô de tração 4x4 que podia facilmente ser manipulado com chaves ligadesliga, atendendo a futuros projetos de implementação de robos tripulados. Depois de instalados os sensores e a placa de controle, aí sim o robô ganha autonomia para que possa se movimentar e tomar decisões sozinho, como planejado no início do projeto. RESULTADOS E DISCUSSÃO Com todas as especificações requeridas para um robô de sumô autônomo alcançadas, ainda foi possível alcançar uma nova categoria, a de robôs radio-controlados, onde os sensores são deixados de lado, e a capacidades do operador é posta a prova. Contudo, uma das dificuldades encontradas foi a regulagem de peso, onde depois de finalizado, o robô teve que ser desmontado, para que fossem separados os componentes que poderiam ter seu peso diminuído. 3

4 Separados esses componentes, foi possível ter essa regra atendida,não havendo mais nenhuma outra restrição imposta para a competição de sumô, o robô projetado se torna apto a participar. Atendendo a todas as expectativas criadas pelo grupo no início do projeto, mas ainda passível de novas modificações, independente do uso e da aplicação que for necessária. CONCLUSÕES Tendo o controle supervisório implantado dentro dos microcontroladores, foi possível um controle baseado em SED s, onde o supervisor faz sínteses automáticas, usando a lógica Fuzzy. Ainda assim, esse algorítimo é reconfigurável e de alta complexidade. O mecanismo de busca do adversário, de defesa e ataque foram configurados com sucesso, criando um robô autônomo e rádio-controlado, conforme escolha do operador ou necessidade do momento. 4

5 REFERÊNCIAS [2]Aprendendo sobre o Sumô. Disponível em: < Acesso dia: 27/07/14 as 23:54 Cassandras, Christos G.; Ramadge, Peter. J.: "Toward a Control Theory for Discrete Event Systems". IEEE Control Systems Magazine, (Jun. 1990) p: [4]Luciano Rottava Da Silva. ANÁLISE E PROGRAMAÇÃO DE ROBÔS MÓVEIS AUTÔNOMOS DA PLATAFORMA EYEBOT. Disponível em: < >. Acesso dia: 19/08/2014 as 15:17 Ramadge, P. J.; Wonham, W. M.: "The Control of Discrete Event Systems". Proceedings of the IEEE, 77(l):81-98 (1989). [3]ROBOCORE: regras do robo de sumô. Disponível em: < regras_sumo_241.pdf>. Acesso dia: 22/08/14 as 15:13 [1]Sumô. Disponível em: < > Acesso dia 22/07/14 as 21:47 Tanenbaum, Andrew S.; Marteen, Van Steen (2007). Sistemas distribuídos: princípios e paradigmas. Pearson Pretice Hall, 2ª Edição. 5