UNIP Universidade Paulista. Engenharia Mecatrônica 6/7º Período

UNIP Universidade Paulista Engenharia Mecatrônica 6/7º Período Atividades Práticas Supervisionadas (APS) 1º semestre de 2017

1 - OBJETIVO Construção de um robô seguidor de linha que deve ser ágil para superar terrenos irregulares (redutores de velocidade), transpor caminhos onde a linha não pode ser reconhecida, desviar de escombros (obstáculos) e subir montanhas (rampas). Essa aplicação se faz necessária para ambientes inóspitos aos humanos. 2 - FORMAÇÃO DE GRUPOS Os grupos deverão ser formados por no máximo 10 alunos. Um integrante de cada grupo ficará responsável pela formação do grupo e postagem do trabalho no sistema da universidade. Não serão permitidos grupos com integrantes de turmas diferentes. 3 - NORMAS DE CONSTRUÇÃO A construção do sistema deverá contemplar os seguintes itens: - Fluxograma de funcionamento - Esquema elétrico composto por um circuito de força e circuito de comando - Plataforma de desenvolvimento Arduino, PIC, Raspberry PI ou similares - Chassi robô com motor e rodas - Sensor de linha 3.1 - SEGUIDOR DE LINHAS Quando o sensor estiver acima da fita isolante, por ela ser preta, não refletirá luz, então com isso podemos afirmar que está sendo detectando a linha preta. Ao detectar que o robô está saindo da linha, acionamos os motores de forma a nunca permitir que saia da linha. Com essa montagem de emissor + receptor, estamos trabalhando com uma lógica binária, ou reflete luz, ou não reflete, ou seja, ou o sensor está na parte branca, ou o sensor está na linha preta.

3.2 - SENSOR DE PROXIMIDADE Será necessário utilizar um sensor de proximidade de curta distância para detectar o objeto, e quando o mesmo estiver próximo, o sistema deverá executar uma rotina padrão de desvio do objeto, e posteriormente retornar a rota. 3.3 - SENSOR ULTRA-SÔNICO É usado para medir distâncias. A distância do sensor de ultra-som comum de medição é de cerca de 2 cm a 3-5m.

3.4 - SENSOR EMISSOR E RECEPTOR INFRAVERMELHO As grandes vantagens do uso do infravermelho estão na sua imunidade à interferências e possibilidade de ser transmitido e recebido com componentes comuns de baixo custo e fácil utilização. Para usar o infravermelho na comunicação de dados ou controle remoto precisamos de um sistema que produza esse tipo de radiação, um circuito modulador, um circuito que receba essa radiação e um circuito que extraia do sinal recebido a informação que ele transporta. Para que esse sistema funcione é preciso observar diversos fatores que podem influir no seu desempenho. Um deles é a própria iluminação ambiente normalmente muito mais potente do que o infravermelho emitido pelo sistema. Além de saturarem os circuitos as fontes de luz externa também podem ser causa de ruídos como no caso das lâmpadas fluorescentes. Nos níveis de ruído podem chegar a 60 db se as lâmpadas forem alimentadas pela rede de 60 Hz.

3.5 - LEITOR DE COR O módulo usa o sensor TCS230, que é composto por 64 fotodiodos. Desses 64 fotodiodos, 16 tem filtros para a cor vermelha, 16 para a cor verde, 16 para a cor azul e 16 não tem filtro algum. Distribuídos uniformemente sobre o sensor, esses sensores captam a luminosidade, filtrando as cores, e geram na saída um sinal de onda quadrada com as informações sobre a intensidade das cores vermelho (R = Red), verde (G = Green) e Azul (B = Blue). Os pinos S0 e S1 são colocados em nível alto e então são alternados os estados dos pinos S2 e S3, que determinam qual fotodiodo será ativado. Veja na tabela abaixo as combinações que determinam o tipo de frequência de saída e também o padrão de ativação dos fotodiodos. 4 - DIMENSÕES DO PERCURSO DE PROVA O piso da pista será uma superfície branca lisa, sobre ele haverá linhas pretas para guiarem o caminho do robô, detritos (obstáculos) podem danificar ou impedir o avanço dos robôs, que simulam falhas no caminho (falhas nas linhas pretas). É possível existir na pista de prova, pequenas imperfeições, saliências ou degraus independente do tipo de material utilizado, é tarefa de cada robô lidar da melhor forma possível com os problemas do mundo real.

4.1 - TRAJETO DA ARENA PROVA As linhas existirão em toda a extensão da arena, e serão feitas utilizando fita isolante convencional de cor preta. Serão dispostas no chão da área de percurso, podendo existir uma ou mais rampas em um trajeto conhecido pelas equipes somente no dia. Essas linhas representam uma passagem segura e conhecida, e que pode estar obstruídas por obstáculos (redutores de velocidade, com diâmetro e comprimento iguais a de um lápis). As linhas devem ficar distantes pelo menos 150mm das bordas da área de percurso e quando existir rampa essas linhas devem estar centralizadas. As linhas podem fazer curvas grandes, pequenas, curvas em 90, retas, ziguezague, círculos, entre outras formas, não podendo conter angulação menor do que 90. O robô deve seguir pelo caminho indicado, que pode indicar um caminho à direita ou à esquerda. Caminhos diferentes daqueles indicados pela encruzilhada poderão levar a lugar nenhum ou forçar que o robô fique em "looping" na arena. Entretanto, não será considerada FALHA DE PROGRESSO. FALHA DE PROGRESSO será declarada caso o robô perca a linha ou fique travado. Exemplos de disposições da linha no ambiente. A trajetória das linhas não será divulgada previamente em hipótese alguma. Assim, a capacidade do robô seguir um caminho desconhecido faz parte do desafio.

5 - OBSTÁCULOS Dentro da área de percurso podem existir obstáculos. Eles são barreiras intransponíveis que forçam o robô a desviar, saindo do caminho traçado pela linha preta durante alguns instantes. Ao desviar de um obstáculo, o robô deve retornar para a linha logo em seguida ao obstáculo desviado para obter sucesso. Não será permitido ao robô seguir por outra linha da arena nem a mesma linha caso ela já tenha mudado de direção após o obstáculo. Caso o robô não consiga retornar à linha, será considerada FALHA DE PROGRESSO, forçando o robô a reiniciar o seu percurso do ponto de partida. Caso haja uma rampa na mesma não haverá obstáculo (incluindo suas plataformas de acesso e final). Os obstáculos possuem tamanhos mínimos e máximos e tem um peso determinado fim de a impedir que os robôs o empurrem quando levemente tocados. Se o robô empurrar ou deslocar algum obstáculo por mais de 1 cm, será considerada FALHA DE PROGRESSO. O obstáculo volta para a posição correta após a FALHA DE PROGRESSO. Abaixo são apresentados os limites máximos e mínimos que um obstáculo pode ter. Seu formato pode ser qualquer um, desde que não ultrapasse os limites. DM 01: Dimensões do protótipo Exemplos de obstáculos que podem ser usados são: Tijolos ou Pedras Caixa de Leite UHT cheia (areia, água, etc) Os obstáculos, como precisam ser contornados, não podem ficar próximos das bordas da arena. Eles só podem ser alocados na região interna, distante 30cm (+/- 2cm) de qualquer borda da arena.

Além disso, os obstáculos só podem ser alocados em linhas pretas retas que tenham, pelo menos, 10 cm (+/-1cm) de comprimento reto antes do obstáculo e 10 cm (+/- 1 cm) de comprimento depois do obstáculo. 6 - REDUTORES DE VELOCIDADE Simulam terrenos sinuosos, poderão estar em posição transversal à fita, sendo roliços com diâmetro aproximado de 10mm. Podem ser feitos de madeira roliça (tipo alça roliça de cabide de madeira), lápis, ou outro material apropriado. Sua dimensão transversal é de 150 a 200 mm e devem ser pintados ou cobertos de papel branco (mesma cor do piso). Redutores podem ser alocados na rampa (incluindo as plataformas). Quando existirem. 7 - MARCADOR DE PERCURSO O marcador de percurso é um sinal que marca o ponto de inicio após um erro do robô. Esse marcador pode ser feito de qualquer material como EVA, madeira ou plástico no formato circular com 2 mm a 5 mm de espessura e 30 mm de diâmetro ou no formato de seta. O marcador deverá ser da cor laranja.

No início da avaliação, a equipe poderá se achar necessário colocar dois marcadores no percurso. Uma vez que o tempo começou a contar o(s) marcador(es) de percurso não pode(m) ser alterado(s). 8 - OS ROBÔS Devem ser autônomos (sem qualquer interferência humana) e devem ser iniciados manualmente pelos operadores. O uso de controle remoto para controlar manualmente os robôs não é permitido. Os robôs devem ser feitos, programados, desenvolvidos e ajustados apenas pelos alunos. Soluções prontas de robôs completos não serão permitidas. Os alunos precisam pesquisar, projetar e construir seus próprios robôs, usando kits de robótica, placas e componentes eletrônicos, peças avulsas em geral, microcontroladores, entre outros. Antes da revelação da arena (desenho da pista) os robôs serão recolhidos, e ao iniciar a avaliação, os robôs não poderão ser reprogramados pelas equipes. 9 - COMUNICAÇÃO COM O ROBÔ Nenhuma comunicação (via rádio ou não) é permitida. Robôs que tenham aparatos de comunicação via rádio on-board, independente de sua utilização ou não durante a avaliação, serão imediatamente desqualificados. Destaca-se que nenhum tipo de controle remoto é permitido. 10 - CONSTRUÇÃO DO ROBÔ Qualquer kit de robótica disponível ou robô construído com hardware próprio podem ser utilizados, desde que o robô atenda às especificações a seguir e que o design e construção sejam primariamente e substancialmente fruto do trabalho dos alunos. Qualquer robô ou componente eletrônico completo, comercialmente disponível, que se enquadre na categoria de seguidor de linha será sumariamente desclassificado, caso modificações significativas, tanto em hardware quanto em software, não tenham sido realizadas pelos alunos. O robô pode ter qualquer tamanho. Não há limite de sensores, motores, atuadores ou qualquer outro instrumento dentro do robô. Não são aceitas reclamações sobre a arena por causa do tamanho do robô. Os códigos dos robôs devem ser diferentes, bem como a estrutura e os componentes da montagem dos robôs também devem ser diferentes. Caso sejam identificados robôs (ou programas) que não foram construído pelos alunos, o trabalho será zerado.

Essa atividade visa estimular os estudantes a enfrentarem desafios na construção de seus robôs. Os grupos devem construir robôs robustos, velozes e inteligentes que permitam obter o maior número de pontos no menor tempo, enfrentando falhas no caminho, obstáculos e terrenos acidentados. A seguir, serão apresentados os detalhes sobre como se definem as pontuações durante a execução da arena de robôs autônomos inteligentes. 11 - PONTUAÇÃO Os robôs poderão receber a seguinte pontuação: 05 pontos por desviarem com sucesso de cada obstáculo bloqueando sua passagem (ver seção obstáculos para verificar o que é considerado desviar com sucesso); 02 pontos por ultrapassar cada redutor de velocidade; 10 pontos por seguir o caminho indicado pela marcação sem intersecções; 02 pontos por vencerem adequadamente uma situação de gap na linha; Para cada marcador de percurso que for superado, a equipe receberá a seguinte pontuação: 06 pontos na primeira tentativa 04 pontos na segunda tentativa 02 pontos na terceira tentativa 12 - CRITÉRIOS DE AVALIAÇÃO ITEM NOTA Trabalho escrito 3,0 Esquema elétrico 2,0 Código fonte 1,0 Design da montagem 1,0 Funcionamento 1,0 Pontuação na pista 2,0

13 - TRABALHO ESCRITO O trabalho escrito deve seguir o guia de normatização ABNT da Universidade, que está no site: http://www3.unip.br/servicos/biblioteca/download/manual_de_normalizacao_abnt.pdf O trabalho também deve conter os seguintes itens: a) Capa com os nomes, RA e turma dos integrantes; b) Objetivos; c) Desenvolvimento teórico do assunto com revisão bibliográfica; d) Materiais e cálculos utilizados; e) Desenho técnico da base da montagem, esquema elétrico e código fonte comentado; f) Etapas de construção; g) Resultados dos testes preliminares; h) Planilha de custo do projeto; i) Conclusões; j) Referências bibliográficas. 14 - APRESENTAÇÃO DO TRABALHO ESCRITO NBR 14724: Informação e documentação: Trabalhos acadêmicos Apresentação Os textos devem ser digitados no anverso das folhas, com exceção da folha de rosto cujo verso deve contar com a ficha catalográfica. Recomenda-se que os elementos textuais e pós-textuais sejam digitados no anverso e verso das folhas. 14.1 Formato Papel em branco, formato A4 (21 X 29,7cm). 14.2 FONTE Fonte (Arial ou Times New Roman) e tamanho 12 para todo trabalho. Fonte (Arial ou Times New Roman) e tamanho 10 para citações com mais de três linhas, notas de roda pé, paginação, legenda e fonte das ilustrações e das tabelas; Fonte (Arial ou Times New Roman) tamanha 12 para (TÍTULO) em maiúsculo e negrito; Fonte (Arial ou Times New Roman) tamanha 12 para (subtítulo) em minúsculo. 14.3 MARGEM Anverso: margem esquerda e superior de 3 cm, direita e inferior 2 cm; Verso: margem direita e superior de 3 cm; esquerda e inferior 2 cm; Recuo de primeira linha do parágrafo: 1,25 cm (1 Tab), a partir da margem esquerda; Recuo de parágrafo para citação com mais de três linhas: 4 cm da margem esquerda;

Alinhamento do texto: utilizar a opção Justificado do programa Word; Alinhamento de título e seções: utilizar a opção Alinhar à Esquerda do programa Word; Alinhamento de título sem indicação numérica (RESUMO, ABSTRACT, LISTAS, SUMÁRIO e REFERÊNCIAS): utilizar a opção Centralizado do programa Word. 14.4 ESPAÇAMENTO Espaço Entrelinhas do texto: 1,5 cm O espaço simples é usado em: citações de mais de três linhas, notas de roda pé, referências, resumos, legendas, ficha catalográfica; Os títulos das seções e subtítulos devem começar no anverso na parte superior da margem esquerda da folha e separados do texto por um espaço de 1,5 cm e os subtítulos também devem ser separados do texto por um espaço de 1,5 cm entrelinhas. Títulos que ocupem mais de uma linha, a partir da segunda linha devem ser posicionados abaixo da primeira letra da primeira palavra do título; As referências devem ser separadas entre si por um espaço simples em branco; A Natureza do trabalho, o objetivo, o nome da instituição a que é submetido e a área de concentração devem ser alinhados do meio da folha para a direita em espaço simples e fonte Arial ou Times New Roman tamanho 12, ver exemplo de Folha de rosto. 14.5 PAGINAÇÃO As folhas do trabalho devem ser contadas, sequencialmente, a partir da folha de rosto e numeradas a partir da Introdução. Os números devem ser escritos em algarismos arábicos e alinhados a 2 cm da margem direita e da margem superior. 15 - APRESENTAÇÃO Apresentação dos trabalhos 03/06/2017, Sábado a partir das 8h Bloco D, na UNIP Goiânia. 16 - POSTAGEM DO TRABALHO O trabalho escrito deverá ser postado no site: <trabalhosacademicos.unip.br/entrega>, até a data limite, estipulada pela coordenação do curso (a data será publicada pela coordenação no quadro de avisos da engenharia). O arquivo postado no sistema é de inteira responsabilidade do grupo. Portanto, casos de arquivos corrompidos e alunos não vinculados ao trabalho escrito serão reprovados na avaliação. 17 - SEGURANÇA Todos os alunos envolvidos na construção do sistema de automação deverão utilizar os EPIs pertinentes a montagem e apresentação.

ATIVIDADES PRÁTICAS SUPERVISIONADAS (APS) DA ENGENHARIA MECATRONICA 6º/7º PERÍODO. FICHA DE AVALIAÇÃO ROBO SEGUIDOR DE LINHA Nº RA NOME ASSINATURA 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 CRITÉRIOS DE AVALIAÇÃO ITEM NOTA Trabalho escrito Esquema elétrico Código fonte Design da montagem Funcionamento Pontuação na pista PROFESSOR