CONSTRUÇÃO DE UM ROBÔ TERRESTRE CONTROLADO REMOTAMENTE UTILIZANDO A PLATAFORMA ARDUINO Leopoldo Jacobsen¹, Wyllian Fressatti¹ ¹Universidade Paranaense (Unipar) Paranavaí PR Brasil leopoldojacobsen@gmail.com, wyllian@unipar.br Resumo. Este artigo constitui a descrição da construção de um robô terrestre que pode ser controlado remotamente, com o objetivo de apresentar o desenvolvimento de um protótipo robótico que possa ser construído tendo em vista o baixo custo de desenvolvimento. Para a construção foi adotado uma plataforma de desenvolvimento livre e de fácil acesso chamada Arduino. O protótipo desenvolvido pode ser controlado através de um serviço web que pode ser acessado através de um navegador de um dispositivo conectado a uma rede Wi-Fi. 1. Introdução A área da robótica engloba diferentes disciplinas com intuito de criar robôs com as mais variadas tarefas que servirão para auxiliar as mais diversas necessidades dos seres humanos, desde aspirar o pó da sala até tarefas mais complexas e interessantes como a exploração espacial [Perez, 2013]. O trabalho proposto tem como objetivo específico realizar um estudo detalhado sobre a construção de um robô que possa ser controlado remotamente através de um dispositivo com conexão à rede sem fio e um navegador de internet para controlar o percurso do mesmo. Utilizando para a construção do protótipo a ferramenta de desenvolvimento livre chamada Arduino. Por tratar-se de uma plataforma livre, de baixo custo e que se encontra diversos materiais de apoio na internet, a escolha da plataforma para o desenvolvimento deste projeto se deu pela possibilidade e facilidade de implementações de recursos futuros. 2. Metodologia Levantamento de informações feita através de revisões bibliográficas e conteúdos encontrados em sites de apoio sobre a plataforma encontrados no ambiente da internet. Para o desenvolvimento do protótipo foi adotado a metodologia de prototipagem que consiste no desenvolvimento do protótipo conforme a sua construção, sendo assim analisando problemas e limitações encontradas, procurando soluções ao mesmo tempo em que o protótipo vai ganhando novas funções.
3. Desenvolvimento 3.1. Conhecendo a plataforma Arduino A plataforma utilizada para o desenvolvimento do protótipo trata-se de um Controlador Lógico Programável (CLP), a estrutura do funcionamento de um CLP pode ser dividida em três partes: entrada, processamento e saída de sinal, assim como mostra a Figura 1. Os sinais de entrada e saída dos CLP podem ser digitais ou analógicos [Pinto, 2008]. A figura 1 esboça o funcionamento e as três partes do processo de uma CLP. Figura 1: Esboço do Funcionamento de uma CLP [Pinto, 2008]. A plataforma Arduino escolhida para o desenvolvimento do protótipo é a versão Arduino Uno, trata-se de uma placa micro controladora baseada na arquitetura ATmega328, possui 14 pinos de entradas e saídas digitais, conexão USB, uma tomada de alimentação e um botão de reset [Arduino, 2012]. A figura 2 demonstra a plataforma Arduino Uno e suas principais características. Figura 2: Parte frontal da placa Arduino Uno. A placa pode operar com uma fonte externa de energia de 6 a 20 volts. Se o fornecimento for menor que 7 volts os pinos de 5 volts da placa podem suprir menos que a sua voltagem, podendo também deixar o sistema da placa instável. Se usado mais que 12 volts, o regulador de voltagem da placa pode sobreaquecer causando danos a placa, por isso o recomendado para suprir a placa é de 7 a 12 volts [Arduino, 2012].
3.2. Peças e materiais utilizados na construção do protótipo Para o protótipo poder se locomover foi escolhido um chassis pronto com duas esteiras controladas por motores independentes, o nome do chassis escolhido é o Rover 5 da empresa SparkFun, como ilustra a figura 3 abaixo: Figura 3: Rover 5 SparkFun [SparkFun, 2014]. Para a alimentação do chassis e da placa controladora, será utilizada uma bateria de 12 volts capaz de fornecer ao robô alimentação suficiente para se locomover por mais de 2 horas. A figura 4 demonstra a bateria escolhida para a construção do protótipo: Figura 4: Bateria Unipower UP1213 [Unipower, 2014]. Para a comunicação e o controle através de uma rede Wi-Fi, foi escolhida a placa Wifi Shield V2.0 LinkSprite Cuhead, que será responsável por receber os comandos que o Arduino executará através da rede que estiver conectado. A figura 5 mostra a placa LinkSprite Wifi Shield V2.0:
Figura 5: Placa Wifi Shield V2.0 [Felipeflop, 2014]. Para que o Arduino possa controlar velocidade, direção e estado dos motores do chassis é necessário uma placa controladora de motores, a placa utilizada na construção será a Motor Shield L293D Driver Ponte H, como ilustra a figura 6 abaixo: 3.3. Montagem do Protótipo Figura 6: Motor Shield L293D Driver Ponte H [Felipeflop, 2014]. Após o encaixe das peças através de esticadores plásticos, e conexão dos cabos de alimentação e de controle dos motores, foi obtido o seguinte resultado da figura 7:
Figura 7: Chassis, alimentação e placas montadas. 4. Considerações finais Este artigo aborda o desenvolvimento de um protótipo robótico, utilizando-se uma plataforma de livre desenvolvimento, na qual mostrou-se ideal para o desenvolvimento deste tipo de projeto. O protótipo construído mostrou-se nitidamente funcional e bem estável, a construção do mesmo obteve o resultado esperado, e o mesmo pode ser adicionado novas funcionalidades e novos recursos. Em relação ao baixo custo, os itens mais caros encontrados seriam o chassis e o dispositivo de conexão Wi-Fi, que podem ser substituído por outros que realizam as mesmas tarefas que estão sendo utilizadas pelo protótipo. 5. Referências Arduino (2008) Arduino Uno. Disponível em: <http://arduino.cc/en/main/arduinoboarduno> Acesso em: 20/08/2014. Felipeflop (2014). Arduino Wifi Shield V2.0 LinkSprite Cuhead. Disponível em: < http://www.filipeflop.com/pd-7736e-arduino-wifi-shield-v2-0-linkspritecuhead.html?ct=41d98&p=1&s=1> Acesso em: 20/08/2014. Unipower (2014) UP1213. Disponível em: <http://www.unipower.com.br/index.php?/up1213.html > Acesso em: 20/08/2014. Perez, A. L. F. et al. (2013) Uso da Plataforma Arduino para o Ensino e o Aprendizado de Robótica. Proceedings of the International Conference on Interactive Computer aided Blended Learning (ICBL2013). Pinto, P. H. (2008) Funcionamento de um Controlador Lógico Programavél (CLP). Disponível em: <http://www.pharmaster.com.br/artigos/docs/20080703_7439_funcionamento%20de% 20um%20CLP.pdf> Acesso em: 19/08/2014. SparkFun (2014) Rover 5 Robot Plataform. Disponível em: <https://www.sparkfun.com/products/10336> Acesso em: 20/08/2014.