Automação de robôs através da plataforma arduíno

Transcrição

1 ESCOLA ESTADUAL DESEMBARGADOR MILTON ARMANDO POMPEU DE BARROS Elisângela Mazei da Silva Jader José da Silva Leonardo Scarpin Automação de robôs através da plataforma arduíno Colider

2 SUMÁRIO INTRODUÇÃO... 3 METODOLOGIA... 4 RESULTADOS E ANÁLISE DE DADOS... 5 CONCLUSÃO... 6 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS... 7 ANEXOS

3 INTRODUÇÃO O Arduíno é uma simples placa micro controlada, e um ambiente de desenvolvimento para escrever softwares para a mesma (ARDUINO, 2011). Ela com dispositivos de proteção como capacitores, diodos e resistores que evitam que possíveis erros causados por usuários inexperientes danifiquem o microcontrolador, além de possuir portas para comunicação que segue o padrão Electronic Industries Association (EIA) RS-232, que se trata de uma padronização de uma interface de comunicação entre equipamentos, disponibilizando ainda portas de entrada e saída analógicas e digitais com ou sem Modulação de Largura de Pulso em inglês Pulse Width Modulation (PWM). Sua arquitetura simples permite o controle de diversos outros hardwares através de um computador de uso pessoal (PC). Seu de ambiente de desenvolvimento, também gratuito, disponibiliza ao usuário diversos exemplos de algoritmos em C++ além das bibliotecas que auxiliam na criação de rotinas e cálculos matemáticos dentro de um algoritmo (TSUKAMOTO, 2011). O desenvolvimento da robótica na escola possibilita que os alunos, após explorarem o material, passem a utilizar sucatas eletrônicas para criarem novos robôs, tendo como plataforma de programação o Arduíno. Como demonstrou Guima citado por Quintanilha (2009), no estande do Acessa São Paulo, que ensinou passo-a-passo os visitantes a construírem uma baratinha (robô), feita com CD e lixo eletrônico. Trabalhar com robótica é construir robôs ou outros mecanismos que consigam desempenhar tarefas autonomamente, como se locomover sozinho ou levantar um objeto (Santomauro, 2008). Lieberknecht (2009, grifo do autor) define robótica como a ciência que estuda a montagem e a programação de robôs. Os robôs podem ser caracterizados como dispositivos autônomos reprogramáveis controlados por um programa de computador. Este por sua vez pode ser armazenado no próprio robô (robôs móveis), ou em um computador ao qual o robô está ligado (robô de mesa). A robótica educacional como incentivo ao ensino, visa portanto, preparar jovens e adultos para montar mecanismos robotizados simples baseados na utilização da placa Arduíno, possibilitando o desenvolvimento de habilidades em montagem e programação de robôs. 3

4 Este projeto tem como objetivo construir um robô autônomo seguidor de linha, estudar e entender a plataforma arduíno, trabalhar em grupo, através de competições, despertando o companheirismo, a interação, a cooperação e a capacidade de liderança dos alunos além desenvolver a organização do tempo e do espaço e participar da etapa estadual da OBR bem como da Feira de Ciências etapas municipal, estadual e nacional. A justificativa para adotar hardwares baseados na plataforma computacional livre Arduíno se deve ao seu formato que mantém sua arquitetura e demais projetos de hardware protegidos pela licença Creative Commons Attribution Share-Alike 3.0, na qual prevê direitos autorais além de permitir trabalhos derivados, tanto pessoais como comerciais desde que seja dado crédito ao Arduino e que estes trabalhos sejam enquadrados sob a mesma licença. METODOLOGIA Primeiramente observou-se os materiais disponíveis para a construção do robô, que se constituía em placa arduíno, jogo de rodas, motores, sensores de distancia e sensores seguidores de linha. Observando um protótipo de um trator autônomo, desenhou-se a estrutura do robô, que possui uma roda boba n parte traseira e rodas com rotação independentes na parte dianteira o que permite giros diferenciados para realizar curvas. Assim os alunos do EMIEP inicialmente implementaram um robô seguidor de linha utilizando materiais alternativos e a placa arduíno para automação, a fim de paarticipar da olimpíada de robótica e posteriormente dar-lhe uma emprego mais significativo. Segundo a visão de Bagnall (2007), que atribui o emprego da robótica na educação como uma ferramenta para o desenvolvimento de atividades que envolvam criar, projetar e planejar, favorecendo assim o processo de ensinoaprendizagem e ainda ampliar a integração entre diferentes áreas do conhecimento. Sugeriu-se então dar continuidade pretendendo transformar o robô em um dispositivo de salvamento para operações em áreas de difícil acesso como desmoronamentos, áreas afetadas por terremotos e outros. 4

5 O material foi cedido pela UNEMAT e é mantido no laboratório de ciências da universidade, e os alunos são atendidos pela professora em horário noturno, sendo a carga horária destinada para o projeto de 4 a 8 horas semanais. Durante as aulas de robótica os alunos terão que além de construir um robô escrever um diário de bordo contando passo a passo como se construiu o robô. Dessa forma os alunos do EMIEP são estimulados na continuidade do projeto bem como levando o nome da escola e do Mato Grosso para competições de robótica. O projeto será avaliado através do número de alunos que terão os primeiros contatos com a robótica em como a suas apresentações na I Feira de Robótica e nas produções de manuais e de artigos das atividades desenvolvidas com os materiais de robótica. Comparação do desenvolvimento dos alunos e do índice de evasão do EMIEP. RESULTADOS E ANÁLISE DE DADOS Com a execução do projeto foi viabilizado uma aula com o professor da Universidade do Estado de Mato Grosso, Campus de Colíder, Me. Professor Ivan Luiz Pedroso Pires, que lecionou sobre os métodos aplicados para produção de um robô autônomo, e uma introdução a eletrônica, funcionamento de motores. Após a orientação do professor iniciou-se a montagem do motor e caixa de transferência para locomoção do robô durante a montagem surgiram imprevistos com a montagem das engrenagens, que foi resolvido desmontando uma engrenagem já pronta. Tendo o motor e caixa de transferência já prontos iniciou-se a preparação dos chassis dos carros que se optou por ser composto de 2(dois) andares para melhor alocação dos dispositivos. Para tanto foi realizado o corte das peças de acrílico que foram interligadas por um parafuso de rosca sem fim o que possibilita a alteração do espaço entre as bases caso seja necessário. Com o chassi e o módulo de locomoção prontos foi feito o encaixe e verificado a estabilidade do robô. Inicio-se um estudo detalhado do grupo para a construção de uma ponte H pois o arduíno sozinho não é capaz de alimentar os motores pois sua corrente de dreno é baixa, então foi feito um dispositivo que através de um sinal decorrente do 5

6 arduíno e uma fonte de alimentação externa, se tornando capaz de alimentar motores de até um amperes A. A montagem da ponte H foi estruturada em uma placa perfurada como transistores bipolares BD 198. Porém percebeu-se que os BD198 não conseguem suprir a corrente dos motores. A solução encontrada foi a troca do mesmo por um transistor Darlington bipolar, onde é suprida a falta de corrente ao motor. Passou então para a montagem dos periféricos, cabos, roda boba, suportes para os sensores. A montagem dos sensores para identificação de linha na parte inferior do robô, estes sensores trabalham com valores analógicos (valores analógicos são quantidades de tensões que variam linearmente ex: entre 0v e 5v pode se ter um valor de 2,5678v ou de 2,5v tendo assim um valor infinito) os sensores trabalham emitindo uma luz infravermelha, que quando chega até uma superfície branca reflete atingindo assim um sensor que as identifica e emite um sinal que levado até o arduíno que depois é interpretado. Dessa forma quando a superfície é preta a luz não reflete não chegando até o sensor que emite outro tipo de sinal ao arduíno onde é feito toda a parte de processamento e emissão do resultado na forma de movimento. Com o Robô teoricamente pronto iniciou-se a elaboração junto ao grupo de um programa para rodar no arduíno e executar as operações indicadas. O arduíno é um hardware que obedece funções que o são programados. A linguagem mais utilizada para se escrever linhas de códigos que rodem no arduíno é C++. Com o código pronto começaram os testes, ocasionando certa aflição, pois o robô não atinge a meta esperada, logo foi necessário o aperfeiçoamento código. Com o código funcionando o robô atingiu o resultado esperado. E partiu-se então para a primeira prova a Olimpíada de Robótica onde conquistou o 2º e o 3º lugar. CONCLUSÃO Com o desenvolvimento do projeto conseguiu iniciar as atividades de robótica na Escola Estadual Desembargador Milton Armando Pompeu de Barros a 6

7 experiência resultou em dois robôs seguidores de linha que participaram da Olimpíada de Robótica 2012, alcançando o 2º e 3º lugar. Também foi adquirida experiência para sugerir, melhorias no robô que continuará com a idéia de ser autônomo porém com a finalidade de ser uma tecnologia para auxilio em resgates de auto risco, como incêndios, vazamentos de gases, ou terremotos. Essas melhorias pretendem dar continuidade ao projeto no ano de 2013, proporcionando maior amplitude na aprendizagem através da robótica. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS BAGNALL, B. Maximum Lego NXT: Building Robots with Java Brains. Variant Press, MAIA, Lady Daiana O.; Silva, Vandermi J. da; Rosa, Ricardo E.V. de S.; Junior, Vicente F. de Lucena; Neto, José P. Queiroz ; A robótica como ambiente de programação utilizando o kit Lego Mindstorms. Acesso em 20 de março de QUINTANILHA, Leandro Irresistível robô, Disponível em: < Acesso em 20 de março de TSUKAMOTO, Rafael Takashi. Utilização de uma unidade de medição inercial para controle de estabilização de uma plataforma. Trabalho de conclusão de curso de Licenciatura em computação, UNEMAT, Colid/MT

8 ANEXOS 8

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